Imprimer les circuits électroniques en 3D

« C’est la pluridisciplinarité du sujet, à la croisée de la robotique, de l’électronique et de l’internet des objets, qui m’a décidée à poursuivre par une thèse, » explique la doctorante. Menée dans le cadre de la chaire d’Excellence Industrielle MINT portée par la Fondation Grenoble INP grâce au mécénat de l’entreprise Schneider Electric, cette thèse met en effet en œuvre une technologie d’impression d’encres fonctionnelles sur des objets tridimensionnels au moyen d’un bras robotisé, constitué de trois segments articulés autour de six axes (STAUBLI).
Muni d’une tête d’impression, le robot industriel est utilisé pour dessiner des circuits directement sur la surface de la pièce, en 3D. « Cela permet d’envisager de déposer des circuits électroniques au sein de pièces et de boîtiers plastiques, sans utiliser de circuit sur PCB, explique la jeune chercheuse. Ou encore d’ajouter une fonction à un objet existant, ou en déporter une qui prend de la place. » C’est ce que fait actuellement la jeune chercheuse sur des balises de géolocalisation avec antenne développées par la start-up Abeeway. Volumineuse, l’antenne est imprimée sur le boîtier pour libérer de la place sur le circuit imprimé qui sera occupée par d’autres fonctions plus complexes.

D’autres applications en perspective

La thèse n’en est qu’à ses débuts, et l’une des premières étapes a consisté à mettre au point l’impression de pâtes conductrices ainsi que les moyens de recuit associés sur des substrats thermoplastiques en 3D. « Nous tenterons également de trouver des alternatives à l’étuve, incompatible avec certains substrats plastiques. D’autres solutions, telles que le laser ou les infrarouges, sont envisagées dans cette perspective. »  

Outre les antennes pour balises GPS, Camille se penchera sur la conception et la réalisation d’autres composants et architectures électroniques tirant partie du potentiel de dépôt multi-matériaux et de la géométrie tridimensionnelle du support.
Les pistes et composants seront imprimés et caractérisés, d’abord en 2D au sein des laboratoires de Schneider Electric, LGP2 et IMEP-LaHC, puis en 3D sur la plateforme CIM de S.mart Grenoble-Alpes dans une optique de performance, de fiabilité et de longévité. Les possibilités offertes par cette voie 3D en termes de conception électronique et d’architecture de systèmes pour des applicatifs IoT-Industriel seront ensuite explorées.

*Grenoble INP
**CNRS, Grenoble INP, UGA, USMB