Réalisations laser #4 : la soudure laser au service de l’industrie pharmaceutique

Bienvenue dans l’épisode #4 de notre série dédiée aux réalisations emblématiques de notre équipe. Aujourd’hui, cap sur le secteur pharmaceutique, où la précision, la fiabilité et la conformité aux normes les plus strictes sont essentielles. Découvrez comment la soudure laser relève ces défis, en apportant des solutions innovantes et durables.

Le contexte du projet

Notre client, un grand laboratoire pharmaceutique international, avait besoin d’une solution fiable pour une pièce clé : une platine utilisée pour remplir et vider des récipients contenant des liquides sensibles, comme des vaccins ou des médicaments. 

Les caractéristiques techniques de la pièce

La platine, d’un diamètre de 40 mm, sur lequel on vient souder deux tubes traversants de 10 mm de diamètre, grâce à 4 soudures laser. La pièce est fabriquée en inox 316L, un acier inoxydable austénitique particulièrement sensible aux fissurations à chaud. Ce phénomène, souvent lié à la solidification du bain de fusion, représente un défi majeur dans ce type d’application.

Comprendre la fissuration à chaud  La fissuration à chaud est un phénomène courant qui se produit lors de la solidification du bain de fusion. Elle est généralement causée par la présence d’impuretés ou d’éléments à bas point de fusion, comme le soufre ou le phosphore, dans l’acier inoxydable. Ce type de fissuration peut impacter aussi bien la zone fondue que la zone affectée thermiquement (ZAT) du métal, se manifestant sous forme de défauts inter-dendritiques ou inter-granulaires. Les aciers inoxydables austénitiques, tels que les grades 316L et 304L, sont particulièrement vulnérables à ce phénomène en raison de leur teneur en carbone. Pour éviter tout risque de contamination ou de défaillance mécanique, il est essentiel d’optimiser des paramètres de soudage, notamment en ajustant la vitesse et l’énergie du laser pour réduire les gradients thermiques.

La soudure laser : une réponse adaptée aux exigences pharmaceutiques

Le défi surmonté grâce à la précision du laser

Pour répondre aux exigences du secteur pharmaceutique, les soudures doivent remplir deux critères essentiels :

1. une esthétique irréprochable pour inspirer confiance aux utilisateurs ;
2. une étanchéité absolue, validée par des tests rigoureux, garantissant l’intégrité et la sécurité d’utilisation de chaque pièce.

Dans ce domaine, une soudure irrégulière peut entraîner des risques majeurs, tels que la rétention de produit ou de bactéries, rendant la pièce impropre à une réutilisation sécurisée.

En laboratoire, celles et ceux qui manipulent ces pièces écartent systématiquement les platines présentant le moindre doute, qu’il soit visuel ou structurel. Une soudure esthétique est donc essentielle : la moindre imperfection visible suffit à disqualifier une pièce, par mesure de précaution. Dans des secteurs exigeants comme la pharmaceutique, l’aéronautique ou le médical, aucun défaut n’est toléré.

Enfin, chaque assemblage est soumis à des tests d’étanchéité rigoureux, où seule la perfection absolue garantit la conformité et la fiabilité du produit.

Le laser au service de la productivité 

La soudure laser permet de répondre à ces attentes élevées, ce qui a permis de remplacer la soudure TIG qui nécessite un polissage manuel, des traitements de surface post-assemblage et un flux de fabrication long. Le soudage laser limite les déformations grâce à une diffusion thermique contrôlée. Une passivation, assurée par les équipes de Laser Rhône Alpes, vient parfaire la pièce.

Le processus de passivation  La passivation après soudage d’une pièce en inox consiste à éliminer les contaminants, comme les oxydes ou résidus de soudure, pour restaurer et renforcer la couche passive protectrice riche en chrome. Ce processus chimique, souvent réalisé à l’aide d’acides spécifiques, prévient la corrosion et garantit une meilleure durabilité de l’acier inoxydable, essentiel dans des environnements exigeants comme l’industrie pharmaceutique ou alimentaire.

Le marquage laser au service de la traçabilité Dans ce projet, chaque pièce a été marquée au laser pour garantir une traçabilité optimale. Ce marquage, réalisé par oxydation colorée superficielle à la surface d’une pièce, permet d’inscrire des informations essentielles comme : les numéros de lot ; les dates de péremption ; les QR codes… Ce procédé assure une identification précise sans altérer la surface de la pièce.

Validation et contrôle qualité : zéro compromis

Notre client nous a transmis des consignes très précises sur ce qui est acceptable et ce qui ne l’est pas sur les pièces assemblées. Un document a donc été créé pour spécifier les critères de contrôle des platines. ​

Pour garantir une conformité totale, chaque pièce a été soumise à des tests rigoureux, notamment :

• un contrôle visuel – aucune rayure ni aspérité tolérée ;
• des tests d’étanchéité unitaire à l’hélium – une garantie de fiabilité à long terme ;
• des exigences spécifiques selon les zones de la pièce – la partie supérieure, dédiée aux tuyaux souples, nécessite des soudures parfaitement lisses, sans arêtes vives ni chocs, afin d’éviter tout risque de coupure et les tubes soudés doivent être impeccables, sans bavures ni copeaux, avec un intérieur parfaitement propre.

« Ce projet illustre parfaitement ce que nous pouvons accomplir grâce à la soudure laser : des assemblages esthétiques, précis et fiables, répondant aux exigences les plus strictes. Nous avons non seulement garanti une étanchéité parfaite, mais aussi créé des pièces qui inspirent confiance à chaque utilisateur. »

Sébastien Lafaye, docteur en science des matériaux et directeur de Laser Rhône Alpes

Chaque secteur a ses défis, et nous sommes là pour vous accompagner. Vous avez besoin de conseils ? Discutons ensemble de votre projet !