Description du projet:
Grâce à leur rapport rigidité-masse imbattable, les matériaux composites (p.ex carbone / époxy) sont rapidement
devenus incontournables dans les domaines des transports (aéronautique, automobile, mobilité douce), les
applications biomédicales (fixateurs, prothèses, imagerie) et dans les sports (vélos, skis). La construction de
structures en matériaux composites s'apparente à un mode de fabrication additive qui implique la superposition de
différentes couches de matériaux (plis ou noyaux sandwich) remplissant chacune un rôle spécifique en termes de
fonctionnalités mécanique et thermique mais aussi potentiellement électrique, optique ou électromagnétique. Après
dépose, la résine est réticulée sous pression sur un moule pour obtenir la forme et la résistance finale de la pièce.
Cependant, les fonctionnalités mécaniques et électronique/communication sont généralement réalisées avec deux
sous-systèmes distincts : une structure porteuse et un ensemble de câblage, connecteurs et composants électroniques
(PCB) ce qui augmente le nombre de composants à assembler et le poids.
L'idée principale de ce projet s'inspire de la forte similitude entre la fabrication de PCB et des structures
composites, qui sont tous deux produits par assemblage de couches polymères renforcés de fibres. L'objectif de ce
projet est de combiner les derniers développements de la fabrication composite (composites thin-ply et hybrides par
dépose de plis robotisée) et des technologies de fabrication additive à base d'impression jet d'encres conductrices
pour développer une technologie de fabrication permettant l'intégration de fonctions électriques/électroniques
(capteur, microcontrôleurs, distribution de puissance) et de communication (antennes, bus) au sein même d'une
pièce composite structurelle.
Les défis à relever sont principalement le développement et la fiabilisation de méthodes de fabrication de circuits
sur supports composites 3D par impression directe et/ou par impression et lamination de PCB imprimés sur films
flexibles. L'objectif final est de prototyper une méthode de fabrication digitale et automatisée allant de la dépose de
plis à l'impression du circuit électrique. Des techniques d'interconnexion dans l'épaisseur du laminé compatible
avec la fabrication composite seront également développées, notamment en utilisant des résines époxy conductrices
et/ou des inserts métalliques. Finalement, des méthodes de conception et dimensionnement doivent être mises au
point pour s'assurer de l'intégrité du système. Les technologies nécessaires à la réalisation de ce concept sont
aujourd'hui disponibles, mais l'intégration de ces techniques et surtout leur validation en termes de performance et
fiabilité mécanique et électrique restent à valider en laboratoire et sur un démonstrateur (axe de machine / bras robot
intégré)
Cette technologie de fabrication de composite multifonctionnel a un fort potentiel grâce au gain de poids et donc
d'économie d'énergie (aéronautique, spatial, transports), mais aussi en terme d'augmentation de valeur ajoutée par
pièce (produit à haute valeur ajoutée et automatisable) et comme base pour l'intégration de l'internet des objets
(monitoring, qualité, feedback). Plusieurs projets sont actuellement en phase de lancement en Europe sur ce sujet.
Avec ce financement, notre équipe sera idéalement positionnée pour développer des projets de transfert
technologiques avec l'industrie aérospatiale et des transports, l'industrie des machines mais aussi le biomédical au
niveau Suisse et Européen.
Research team within HES-SO:
Maturo Jonas
, Bircher Fritz
, Bürgy Olivier
, Huber Benjamin
, Renner Johannes
, Mauron Muriel
, Perritaz Bastien
, Compagnon Dimitri
, Schneuwly Vincent
, Bovay Justine
, Brügger Luca
, Schaad Nicolas
, Carrie Natalia
, Cugnoni Joël
, Nardin Raphaël
, Balestra Gioele
, Brodard Patricia
, Stefanucci Alfonso
, Lapaire Clovis
, Blum Remo
, Chandran Rajasundar
, Giuntoli Bruno
Partenaires académiques: COMATEC; FR - EIA - Institut IPRINT; Cugnoni Joël, COMATEC
Durée du projet:
01.09.2019 - 27.12.2021
Montant global du projet: 250'000 CHF
State: Completed
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