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Les lauréats des Microns d'Or décernés lors de Micronora

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Point d'orgue du salon Micronora, les Microns d'Or récompensent des produits ou des projets innovants dans le domaine des micro-techniques. Voici une présentation des lauréats de cette année.


Le salon Micronora, qui se déroule en ce moment à Besançon, présente un ensemble complet de solutions multi-technologiques dans le domaine de la précision et de la petite dimension, avec notamment cette année un coup de projecteur particulier sur les nanotechnologies.

Avec environ 900 exposants, 9 000 m² de stands et plus 15 000 visiteurs professionnels, cette manifestation est un véritable événement qui rythme tous les deux ans la vie des professionnels de ce secteur. C'est aussi pourquoi les Microns d'Or, qui récompensent des réalisations microtechniques innovantes d'exposants, présentées ici en avant-première, sont aussi très attendus. Voici donc les lauréats de la cuvée 2006.


Catégorie Pièces ou éléments microtechniques entrant dans un composant

CG. TEC Injection est Micron d'Or pour la micro-encapsulation d'inserts complexes obtenus par surmoulage de très haute précision.

L'application porte sur un capteur composé d'une ferrite (aimant), d'un bobinage, d'un tube en titane et d'une broche centrale servant de connecteur. L'ensemble fait moins de 10 mm de long et 3,5 mm de diamètre. Cette pièce a une application en géologie profonde pour un très grand groupe international leader dans son domaine.





Le challenge de départ était de réaliser un capteur très compact de petite taille avec des contraintes de fonctionnement élevées. CG. TEC Injection n'avait jamais été aussi loin dans le surmoulage d'inserts complexes (plus de 80 inserts en surmoulage sur une même pièce).


Catégorie Composants fonctionnels et dispositifs complexes modulaires

Agie est Micron d'Or pour dispositif de positionnement nanométrique tridimensionnel basé sur des structures flexibles et utilisables pour le nano-usinage par électro-érosion.

Utilisée dans le domaine du nanomètre, la machine Agietron Micro-Nano fonctionne de la manière suivante : six tiges élastiques formant trois parallélogrammes élastiques, sont mises en mouvement par des moteurs linéaires et réglés grâce à des règles optiques, avec une précision de positionnement de 0,1 µm (100 nm). Comme pour les cinématiques hexapodes, à chaque mouvement le long des axes X, Y ou Z, les trois moteurs, commandés par l'ordinateur, jouent toujours un rôle actif.


Ainsi, la précision de positionnement obtenue est de 5 à 10 fois supérieure à celle fournie par une machine normale. Grâce aux moteurs linéaires de type "Voice Coil", on obtient une dynamique adaptée, avec une largeur utile de bande d'environ 500 Hz. Cela permet une réaction optimale lors d'une éventuelle dégénération du procédé d'érosion, tout en favorisant le lavage des empreintes profondes ou étroites.


Catégorie Appareils intégrant des composants microtechniques

ISP System est Micron d'Or pour l'actionneur mécatronique AME20 à résolution et répétabilité nanométrique.

L'actionneur AME20 a été développé par ISP System avec le soutien de OSEO Anvar Midi-Pyrénées, pour les nouveaux besoins en optiques actives, dans les domaines de déplacement sub-micrométrique en fonctionnement quasi statique. Ces travaux ont fait l'objet d'un dépôt de brevet d'invention dès 2003. Cet actionneur est particulièrement adapté aux systèmes mettant en Å“uvre des miroirs déformables : correction de surface d'onde pour les lasers ; focalisation de rayons X en incidence rasante ; optique active en astronomie...

Les systèmes utilisés actuellement pour ce type d'application font appel à des technologies variées :

  • Vérins pneumatiques ;
  • Vérins hydrauliques ;
  • Moteur linéaire ;
  • Actionneurs et courbeurs piézo électriques.

Bien que très différentes, ces solutions présentent toutes des contraintes de même ordre :

  • Le maintien de l'effort appliqué ne peut être obtenu sans alimentation en énergie ;
  • La régulation de l'effort développé est obtenue par une fonction de commande complexe ;
  • La génération d'un effort stable à long terme est très difficilement réalisable ;
  • Le fonctionnement met en évidence un défaut d'hystérésis élevé (10 à 20%).


L'utilisation d'actionneurs AME20 dans un système de correction de surface d'ondes a permis d'atteindre des performances d'optique active, en boucle ouverte telles que :

  • Résolution de déformation du miroir : 1 nanomètre correspondant à une correction de pente locale jusqu'à 0,5 µ radian RMS sur la pupille du miroir ;
  • Répétitivité de forme de miroir : mieux que 10 nm RMS ;
  • Hystérésis : mieux que 1% du déplacement commandé ;
  • Stabilité long terme : mieux que 10 nm RMS ;
  • Répétitivité court terme de la position d'origine : mieux que 1 nm RMS.

La micromécanique de l'actionneur AME20 est basée sur le principe de la transformation d'un déplacement, obtenu par un système vis écrou de précision mu par moteur pas à pas miniature, en effort par l'intermédiaire d'un système à ressorts. Le système étant par construction irréversible le maintien de l'effort généré peut être obtenu hors énergie.

Les deux parties principales de la mécanique de l'actionneur sont :

  • Le corps, qui intègre le système vis écrou de précision et son dispositif d'entraînement ;
  • La tête flottante, dans laquelle le système à ressorts est logé, qui assure l'interface avec la surface à déformer.

Le système à ressorts est à l'équilibre lorsque la vis est à sa position d'origine. Les déplacements commandés sur la vis génèrent des variations d'effort en traction ou en poussée (suivant le sens de déplacement) en créant un déséquilibre dans le système à ressorts. Le montage flottant de la tête autorise des désalignements angulaires et radiaux. Le fonctionnement est sans frottement sec et avec des efforts parasites générés très faibles.

La maîtrise des efforts développés est directement liée à la maîtrise du déplacement de la vis micrométrique. L'entraînement du système vis - écrou de précision est obtenu par un moteur électrique de technologie pas à pas et un étage de réduction de type roue tangente et vis sans fin. La position d'origine est matérialisée par un opto switch fonctionnant en barrière optique. La tige de l'actionneur a une extrémité en forme de pince et permet son accrochage (serrage de type frette) sur l'optique à déformer.

L'électronique de commande, initialement placée dans un rack à proximité de l'actionneur, a été miniaturisée et intégrée à l'actionneur. Les actionneurs peuvent être montés en réseau et pilotés via un bus de terrain de type RS 485. Les actionneurs sont calibrés unitairement en effort et les données de calibrage sont stockées dans une mémoire interne de l'électronique de commande. La fonction de commande est de type boucle ouverte.

Ce concept novateur d'actionneur est actuellement expérimenté par le CEA pour la correction de surface d'ondes du Laser Megajoule. En 2207 il sera expérimenté par le CNRS pour la nano focalisation de rayons X du Synchrotron Soleil.


Catégorie Outillages et instruments de production

Ingo Müller Oberflächentechnik (IMO) est Micron d'Or pour sa méthode de traitement de surface MPP permettant le traitement sélectif d'un support en continu.

Le procédé MPP (Micro Precision Plating) permet de réaliser des revêtements d'une très grande précision en position, en forme et en dimension sur des supports pleins ou prédécoupés. Ce précédé est basé sur un masquage en totalité du support dans un premier temps. L'opération suivante consiste à dégager avec une grande précision, grâce à un procédé optique (laser), les surfaces à traiter. Après le passage dans un ou plusieurs bains de galvanisation, le masque est entièrement retiré. Le support est alors revêtu de spots sélectifs. Si nécessaire, d'autres opérations de galvanisation peuvent être réalisées ultérieurement.


L'outil laser permet d'obtenir un degré de précision inégalé jusqu'ici dans la galvanisation sélective. Les surfaces traitées sont celles perpendiculaires au rayon laser, ce qui permet d'épargner les surfaces opposées ou les arrêtes de découpe. Le procédé MPP permet de réaliser des couches d'or, de Palladium, d'argent ou d'étain. Dans tous les cas, une économie importante de métaux précieux est réalisée, tout en garantissant parfaitement la fonctionnalité de la pièce finale.


Catégorie Machines outils et machines de production microtechniques

Deckel Maho Gildemeister est Micron d'Or pour une machine combinant le fraisage à grande vitesse 5 axes avec l'usinage ultrasonic, permettant d'obtenir des états de surface de grande qualité.

En plus de la rotation de l'outil, la broche d'usinage Ultrasonic génère une cinématique de direction axiale qui, selon le type de broche, fais osciller l'outil diamanté à une fréquence de 17 500 à 48 000 pulsations par seconde.


Ces impacts détachent de petites particules de matière à la surface de la pièce et le taux d'enlèvement de matière dans les matériaux avancés est cinq fois supérieur à celui des procédés conventionnels. Du fait de la discontinuité du contact entre l'outil et la pièce, ceux-ci subissent des contraintes thermiques beaucoup moins importantes qu'avec les procédés conventionnels.

Cette technologie permet d'usiner directement la céramique, le verre, le silicium, les composites, le corindon, le carbure, l'acier trempé et autres matériaux à hautes performances et à forts potentiels (résistance à l'usure, à la corrosion, à la pression, à la déformation, aux hautes températures).


Catégorie prototypes microsystèmes réservés aux organismes de recherche

FEMTO-ST est Micron d'Or pour un micro laboratoire permettant la manipulation et la qualification d'ovocytes.

Lors de la fécondation in vitro (FIV ) le choix des cellules à féconder se fait actuellement, de manière essentiellement visuelle par les praticiens. Il est par conséquent subjectif. D'où l'idée de développer un micro laboratoire dédié "lab-on-chip" qui comprend divers ateliers permettant des analyses physiques ou physico-chimiques préimplantatoires des ovocytes. En effet, ces analyses s'avèrent être nécessaires, voire essentielles, pour déterminer les qualités a priori des ovocytes. Ces études sont indispensables pour améliorer le taux de réussite en FIV qui n'atteint que 25% pour les praticiens les plus expérimentés.


Les travaux de l'équipe "Nanométrologie et Microsystèmes pour les Sciences du Vivant" du Département d'Optique P.M. Duffieux (DOPMD) de l'Institut FEMTO-ST de Besançon, en partenariat avec l'équipe d'Assistance Médicale à la Procréation (AMP) du CHU de Besançon, qui a développé ce "lab-on-chip", ont duré quatre ans.

Ils ont porté sur deux axes : le déplacement et le maintien des cellules sur le micro laboratoire et l'élaboration des ateliers. Concernant le déplacement des cellules, plusieurs types de micro-translateurs ont été étudiés, avant finalement d'opter pour un système de type micro-fluidique qui permet, par intégration de canaux et d'ouvertures sur des wafers silicium, de déplacer et de maintenir sur site les ovocytes par aspiration de liquide à travers les dites ouvertures.
Concernant l'insertion de micro-capteurs sur le lab-on-chip, un atelier est déjà opérationnel. Il permet la mesure des spectres d'absorption des ovocytes. Un capteur optique destiné à la mesure du pH membranaire va être élaboré prochainement.

Notons enfin deux mentions spéciales du jury décernées à :

FEMTO-ST
pour un micro-modulateur à cristal photonique haute performance sur niobate de lithium.

L'ENSMM (Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Mécanique et Microtechnique de Besançon) pour la réalisation d'un micro-drone totalement autonome pour des missions de reconnaissance et d'assistance en milieu urbain.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.micronora.com




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