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Des nano-imprimantes 3D au service de l’industrie

Exemple de micro-structures réalisées par une nano-imprimante mono-faisceau laser de l'entreprise Multi-Photon Optics, membre du consortium.

Projets européens H2020Lancé en janvier 2018 pour une durée de 3 ans, le projet H2020 PHENOmenon met au point des nano-imprimantes 3D capables de réaliser des micro et nano-structures (particulièrement celles à fonction optique), en respectant des temps de production limités. Kevin Heggarty est chercheur à IMT Atlantique, l’un des partenaires du projet aux côtés de trois autres instituts de recherche européens et de huit industriels, grands groupes et PME. Il nous explique plus en détail l’enjeu de ce projet et les défis scientifiques à relever.

 

Quel est l’objectif du projet H2020 PHENOmenon ?

Kevin Heggarty : L’objectif du projet est de développer des nano-imprimantes 3D destinées à la production de gros objets en haute résolution. Le terme « gros » est à relativiser, puisque nous parlons d’objets mesurant quelques millimètres ou centimètres cubes avec des résolutions nanométriques – un nanomètre mesurant un millionième de millimètre. Et nous souhaitons que ces objets puissent être produits dans des délais compatibles avec les besoins de l’industrie.

Quels sont les verrous scientifiques à lever ?

KH : Il existe actuellement des nano-imprimantes 3D qui fonctionnent avec un seul faisceau laser. Les temps de fabrication sont alors très longs. Avec PHENOmenon, l’idée est dans un premier temps de projeter plusieurs centaines de faisceaux laser en parallèle. À l’heure actuelle, nous sommes capables d’en projeter plus de 1000 simultanément. À terme, l’objectif est de parvenir à des millions de faisceaux laser pour améliorer sensiblement les vitesses de production.

Comment est née l’idée de ce projet ?

KH : Le phototraçage parallèle est une expertise développée dans les laboratoires d’IMT Atlantique depuis plus de 15 ans. Il consiste à écrire des motifs par faisceaux lumineux dans des matériaux photosensibles, comme du film argentique. Jusqu’à présent, il est pratiqué sur des surfaces planes. Une collaboration avec le laboratoire de chimie de l’ENS Lyon, qui a mis au point un matériau ultrasensible permettant de fabriquer des objets 3D, nous a conduits à tester une idée : combiner le phototraçage parallèle et la technologie développée à l’ENS Lyon, pour parvenir à un nouveau procédé de fabrication.

Après avoir montré qu’il était possible d’obtenir des objets de centaines de microns-cubes en projetant simultanément un grand nombre de points laser sur un matériau très sensible, nous nous sommes rapprochés d’AIMEN, un centre d’innovation et de technologie spécialisé dans les matériaux et les technologies de fabrication avancées, situé à Vigo en Espagne. Ses équipements de pointe pour l’usinage laser sont adaptés à la fabrication rapide de gros objets. Avec une solide expérience dans le dépôt et la conduite de projets européens, AIMEN est le coordinateur de PHENOmenon. Les autres partenaires sont des industriels, utilisateurs finaux de la technologie mise au point dans le cadre du projet.

Quelles sont les attentes de vos partenaires industriels ?

KH : Pour citer quelques exemples : La Fábrica Nacional de Moneda y Timbre, une entreprise publique espagnole, est intéressée par la fabrication d’hologrammes de sécurité sur les billets de banque. L’entreprise Thalès souhaite recouvrir les panneaux photovoltaïques qu’elle commercialise, de surfaces micro et nano-structurées produites par les nano-imprimantes. Le groupe PSA veut équiper l’habitacle de ses véhicules de boutons holographiques. Design LED introduira des composants 3D micro-structurés dans son dispositif d’éclairage, un film plastique à l’intérieur duquel la lumière est contrôlée…

Quelles sont les prochaines étapes du projet ?

KH : Les partenaires du projet se réunissent deux fois par an. IMT Atlantique accueillera l’une de ces rencontres sur son campus de Brest, à l’été 2020. Pour ce qui est de l’avancement des recherches, le laboratoire de chimie de l’ENS Lyon prépare une nouvelle résine. À IMT Atlantique, nous poursuivons nos travaux. Actuellement, nous sommes capables de projeter en parallèle un grand nombre de faisceaux laser identiques. L’objectif est de parvenir à projeter des faisceaux laser différents puis de réaliser des nano-structures prototypes pour les partenaires industriels.

En savoir + sur le projet PHENOmenon


Les membres du consortium

 

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