Impression directe de fonctions électriques/électroniques sur objet 3D
Julien Munoz : « Dans ce contexte, les travaux que nous menons depuis 4 ans visent à développer des solutions permettant l’impression directe de fonctions électrique/électronique sur pièces 3D. Une phase initiale de développement de 3 ans a été nécessaire pour valider les matériaux et procédés. »
Procédés actuels
Les procédés conventionnels (R2R etc.) permettent de répondre à la demande de l’électronique imprimée par leur capacité à adresser des volumes de production importants mais ils se limitent à de l’impression sur support plan. Les procédés basés sur la structuration laser ou le surmoulage ont plus récemment permis de produire des pièces 3D légères intégrant des fonctions électroniques. Néanmoins, ils ne sont pas adaptés à tous les substrats et peuvent conduire à l’utilisation d’éléments tels que le palladium dont l’impact environnemental n’est pas en phase avec les objectifs de développement durable.
Impression sur objet 3D
Julien Munoz explique : « Les travaux que nous avons mené à l’IRT Saint Exupéry de Toulouse, permettent à ce jour d’atteindre sur des objets 3D des résolutions allant de 150µm à plusieurs millimètres et des épaisseurs déposables de 50µm à 500µm, sans dégradation des performances électriques (résistivité ~ 5µohm.cm). Un équipement d’aerosoljet est en cours d’acquisition et viendra compléter les capacités d’impressions – Résolutions et épaisseurs déposables inferieures. » pour continuer : « Afin d’atteindre l’objectif d’imprimer sur des pièces de forme complexe et une large gamme de matériaux dont ceux sensibles à la température (polymères, composites), plusieurs volets ont été adressés. Pour suivre le profil 3D des pièces, les procédés utilisés ont été intégrés sur robots 6 axes. Un scan 3D préalable de l’objet puis des traitements algorithmiques permettent le pilotage de la tête d’impression – vitesse et position relatives au substrat. »
Pour les encres conductrices nécessitant un recuit (frittage), des moyens alternatifs à l’étuvage ont été optimisés. Dans ce cas, le frittage par infrarouge ou par effet joule par injection de courant dans la piste permettent de localiser l’échauffement et ouvrent la possibilité de traiter des pièces en ligne.
Les applications principales visées par ces développements concernent l’impression de pistes pour le transfert de données, des fonctions radiofréquence (filtres, antennes) et des capteurs (analyse de santé matière).
Ces travaux sont menés en partenariat avec un écosystème d’industriels des secteurs aéronautique, automobile et ferroviaire. L’industrialisation des premiers objets est prévue courant 2025.
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