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Chandran Rajasundar

Chandran Rajasundar

Adjoint scientifique HES


COMPÉTENCES PRINCIPALES

composites and hybrid materials

Materials science & technology

Industry 4.0

R&D and application development

Additive and hybrid manufacturing


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Contrat principal

Adjoint scientifique HES

Téléphone: +41 26 429 66 18

Bureau: MIC_10_152

Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg
Boulevard de Pérolles 80, 1700 Fribourg, CH
Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg

Institut
iPrint - Institut de printing

3D Printing TP - EPFL

  • Matériaux Polymères et Composites

Polymer processing and testing TP - EPFL

  • Science des matériaux

En cours

Structures composites multifonctionnelles et connectées pour l'internet des objets

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: COMATEC

Financement: HES-SO Rectorat

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.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Maturo Jonas, Bircher Fritz, Bürgy Olivier, Huber Benjamin, Renner Johannes, Mauron Muriel, Perritaz Bastien, Compagnon Dimitri, Schneuwly Vincent, Bovay Justine, Brügger Luca, 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

Durée du projet: 01.09.2019 - 27.12.2021

Montant global du projet: 144'900 CHF

Statut: En cours


Impulse: Digital LIGA for agile precision manufacturing of micromechanics 3 Innosuisse N°5702.1 IP-ENG

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: - -, EPFL

Description du projet :

Micromechanical watch parts are made using a LIGA process. LIGA only produces simple 2.5D single-material structures. We propose a new process, Digital LIGA. It uses precision digital printing with LIGA to realizing complex multimaterial shapes at reduced cost and with higher functionality.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Chandran Rajasundar

Partenaires académiques: - -, EPFL

Partenaires professionnels: Richemont

Durée du projet: 26.03.2019 - 30.04.2021

Montant global du projet: 816'634 CHF

Statut: En cours


Multi-hardness silicone 3D printing for orthopaedic products 32561.1 IP-ENG

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: CTI

Description du projet :

Through methods that enable both shape and hardness mass-customisation, the current project proposes a new paradigm to produce prosthetic liners for limb amputees. This project has the potential to impact the lives of the more than 5 Mios people living with lower-limb loss around the world

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Chandran Rajasundar

Partenaires professionnels: Swiss Motion Technologies

Montant global du projet: 638'454 CHF

Statut: En cours




2020

Soft and stretchable liquid metal transmission lines as distributed probes of multimodal deformations Scientifique

Andreas Leber, Rajasundar Chandran, Fabien Sorin

Nature electronics, 2020

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Résumé:

Mechanical sensing is a key functionality in soft electronics intended for applications in health monitoring, human–machine interactions and soft robotics. Current methods typically use intricate networks of sensors specific to one type of deformation and one point in space, which limits their sensing capabilities. An alternative approach to distributed sensing is electrical reflectometry, but it is challenging to build the necessary transmission lines out of soft materials. Here, we report the scalable fabrication of microstructured elastomeric fibres that integrate tens of liquid metal conductors and have the length and cross-sectional integrity necessary to successfully apply time-domain reflectometry. Our soft transmission lines allow the detection of the mode, magnitude and position of multiple simultaneous pressing and stretching events. Furthermore, as a result of the dynamically responsive conductors, the pressure sensitivity is improved by a factor of 200 compared to rigid line probes. By integrating a single soft transmission line with a single interface port into a larger fabric, our technique can be used to create an electronic textile that can decipher convoluted mechanical stimulation.


High-efficiency super-elastic liquid metal based triboelectric fibers and textiles Scientifique

Chaoqun Dong, Rajasundar Chandran, Fabien Sorin

Nature Communication, 2020

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Résumé:

Fibers that harvest mechanical energy via the triboelectric effect are excellent candidates as power sources for wearable electronics and functional textiles. Thus far however, their fabrication remains complex, and exhibited performances are below the state-of-the-art of 2D planar configurations, making them impractical. Here, we demonstrate the scalable fabrication of micro-structured stretchable triboelectric fibers with efficiencies on par with planar systems. We use the thermal drawing process to fabricate advanced elastomer fibers that combine a micro-textured surface with the integration of several liquid metal electrodes. Such fibers exhibit high electrical outputs regardless of repeated large deformations, and can sustain strains up to 560%. They can also be woven into deformable machine-washable textiles with high electrical outputs up to 490 V, 175 nC. In addition to energy harvesting, we demonstrate self-powered breathing monitoring and gesture sensing capabilities, making this triboelectric fiber platform an exciting avenue for multi-functional wearable systems and smart textiles.




2017

Morphology and interfacial strength of nonisothermally fusion bonded hard and soft thermoplastics Scientifique

Rajasundar Chandran, Christopher Plummer

publication descriptionJournal of Polymer Engineering and Science, 2017

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Résumé:

Nonisothermally fusion bonded butt joints were prepared by overmolding thermoplastic elastomers (TPEs) onto isotactic polypropylene (iPP) inserts in order to investigate the effect of processing conditions on the bond strength and interfacial microstructure. The mold temperature (Tm) was the most important factor for bond strength, as determined from interfacial mechanical tests. Extensive melting and recrystallization took place at the surface of the iPP insert at high Tm, promoted by migration of plasticizer from the TPE, whereas the original structure of the iPP remained intact at low Tm. Bond strengths of at least 50% of the cohesive strength of the TPE were nevertheless obtained at low Tm, suggesting intimate contact between the TPE melt and the iPP surface to be sufficient to provide useful adhesive bond strengths in these materials. The influence of pressure was less marked than the Tm, high pressures not being necessary to achieve intimate contact for the bonding times of about 5 s used here. However, the combination of a low bonding pressure with a high Tm typically led to poor quality bonds in thick specimens owing to uncompensated shrinkage during solidification, and voiding at the interface and in the melt zone of the iPP insert.


Hybrid Processing of Thermoplastic Based Multimaterials Thèses

Rajasundar Chandran

2017, Lausanne : EPFL

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2019

Special invited talk “Super-elastic multi-material fibers for healthcare, advanced textiles and soft robotics” Conference

Rajasundar Chandran

publication descriptionIEEE IFETC, 19.08.2019 - 21.09.2020, Vancouver




2017

Non-Isothermal Fusion Bonded Soft/Hard Interfaces for Thermoplastic-Based Materials Conference

Rajasundar Chandran

SPE ACCE, 07.09.2017 - 25.09.2020, Detroit


Réalisations

Sans date

Prosthetic foot Patent date Filed Jul 10, 2018 Patent issuer and number ch WO2020012319A1

Chandran Rajasundar

Innovative affordable Prosthetic foot


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