L’IMPRESSION 3D PEUT AUJOURD’HUI FABRIQUER DES CAPTEURS PERSONNALISÉS POUR LES ROBOTS, LES STIMULATEURS CARDIAQUES, ETC

Une méthode d’impression 3D récemment mise au point pourrait être utilisée pour créer de manière rentable des “machines” électroniques personnalisées de la taille d’un insecte, qui permettraient des applications avancées en robotique, dans les outils médicaux, etc.

L’impact de la découverte de la technique d’impression 3D

Cette percée est considérée comme un changement radical dans la fabrication de systèmes microélectromécaniques (MEMS) à base de puces. Ces mini-machines sont fabriquées en masse et en grandes quantités pour de nombreux matériels électroniques, notamment les smartphones et les voitures, où elles fournissent une précision de positionnement. Toutefois, pour la fabrication plus spécialisée de capteurs en petits volumes, comme les accéléromètres pour les avions et les capteurs de vibrations pour les machines industrielles, les technologies MEMS nécessitent une personnalisation coûteuse.

Frank Niklaus, qui a orienté l’étude à l’Institut royal de technologie KTH de Stockholm, déclare que la récente méthode d’impression 3D, qui a été divulguée dans Nature Microsystems & Nanoengineering, offre une manière de contourner les limites de la production conventionnelle de MEMS.

Les coûts de développement du processus de fabrication et d’optimisation de la conception des dispositifs ne diminuent pas progressivement pour des quantités de fabrication moindres”, déclare-t-il. Il en résulte que les ingénieurs doivent choisir entre des outils MEMS sur étagère sous-optimaux ou des coûts de démarrage économiquement non viables.

Parmi les autres matériaux de faible quantité qui pourraient bénéficier de cette méthode figurent les unités de contrôle des mouvements et des vibrations pour les robots et les outils industriels, ainsi que les éoliennes.

DES “POCHOIRS” CRÉÉS PAR L´IMPRIMANTE

Les chercheurs se sont appuyés sur un processus appelé polymérisation à deux photons. Ce procédé permet de générer des objets à haute résolution dont la dimension ne dépasse pas quelques centaines de nanomètres, mais qui sont incapables de fonctionner comme des capteurs. La méthode utilise une stratégie appelée shadow-masking pour générer les éléments transducteurs, qui fonctionnent comme un pochoir. Sur le cadre imprimé en 3D, ils fabriquent des éléments dont la section transversale est en forme de T, qui fonctionnent comme des parapluies. Ensuite, ils déposent le métal par le haut. En conséquence, les côtés des éléments en forme de T ne sont pas recouverts de métal. Cela signifie que le métal situé au sommet du T est électriquement séparé du reste de la structure.

Avec cette technique, il affirme qu’il ne faut que quelques heures pour produire une douzaine d’accéléromètres MEMS personnalisés en utilisant des outils de fabrication commerciaux relativement peu coûteux. Cette technique peut être utilisée pour le prototypage d’outils MEMS et la fabrication de petites et moyennes séries de dizaines de milliers à quelques milliers de capteurs MEMS par an de manière économiquement viable, affirme-t-il.

RÉDUCTION DES FRAIS DE DÉMARRAGE

“C’est quelque chose qui n’était pas réalisable jusqu’à présent, car les coûts de démarrage pour la fabrication d’un produit MEMS utilisant la technologie conventionnelle des semi-conducteurs sont de l’ordre de centaines de milliers de dollars et les délais d’exécution sont de plusieurs mois, voire plus”, déclare-t-il. “Les nouvelles capacités offertes par les MEMS imprimés en 3D pourraient donner lieu à un nouveau paradigme dans la fabrication des MEMS et des capteurs.

“L’évolutivité n’est pas seulement un avantage dans la fabrication des MEMS, c’est un besoin. Cette technique permettrait de fabriquer de nombreux types de dispositifs nouveaux et personnalisés.”

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