Projet IoT 3D - FlexFab
Une cellule de prototypage et de production pour de petits lots d’objets fonctionnalisés en surface utilisant un circuit imprimé direct.
Ces dernières années, l’intégration de circuits électroniques à la surface d’objets 3D (coquilles, châssis, etc.) et le remplacement des plastiques pétrochimiques par des matériaux bio-sourcés suscitent un fort intérêt. La possibilité d’intégrer des composants électroniques et électriques directement sur des objets 3D en biocomposite élimine le câblage et les circuits imprimés (cartes de circuit imprimé), réduisant ainsi le poids/volume, tout en limitant l’impact environnemental du dispositif final.
De cet intérêt découle une demande croissante de processus de prototypage dans les domaines de l’électronique et des objets connectés afin de simplifier et d'automatiser l'intégration des composants électroniques dans les objets 3D. Depuis les années 2000, la plastronique, combinaison des plastiques et de l’électronique, apparaît sur le marché. Cette technologie facilite l’intégration de l’électronique dans les objets pour les rendre fonctionnels. Cela signifie que certaines fonctions électroniques et connexions entre les composants ne nécessitent plus une carte électronique 2D standard, mais sont directement intégrées dans l’objet.
L’électronique imprimée offre une alternative polyvalente et facile à mettre en œuvre pour le prototypage et les petits lots. Elle consiste à imprimer une encre électriquement conductrice sur la surface d'un objet 3D existant afin de lui conférer des fonctions électroniques. Pour les petits lots, l’avantage est qu’il n’y a pas de restrictions matérielles pour la fabrication de l’objet. En raison de la variété des encres (visqueuses, fluides, aqueuses ou à base de solvants, métalliques ou organiques, etc.) et des systèmes d’intégration disponibles (pression, vis, éjection par chute, etc.), un circuit de haute qualité peut être imprimé sur n’importe quel matériau. Le recours à la technologie additive permet également des économies car seule la quantité nécessaire de matériel est utilisée, il n’y a donc pas de déchets. Le processus est simple : le conducteur et les pistes sont créés en une seule étape.
Avec plus de deux millions de robots industriels dans le monde aujourd’hui, le marché de la robotique industrielle est en constante évolution et a plus que triplé en dix ans. De nombreux modèles de robots ont été développés afin de répondre aux exigences des nouvelles applications en termes de poids à transporter, d’amplitude de mouvement, de vitesse et de précision. Cependant, il n’existe actuellement aucun système facile à utiliser disponible sur le marché de l’électronique imprimée 3D.
Le LGP2, en étroite collaboration avec les sociétés AlpRobotic, Rtone et Code-IT, et avec le soutien financier de la Région Auvergne-Rhône-Alpes, a créé une cellule de prototypage et de production par petits lots pour les objets fonctionnalisés en surface à l’aide d’un circuit imprimé direct. Les pistes conductrices imprimées permettent d’intégrer les fonctions électroniques directement sur la surface de l’objet sans transférer systématiquement une ou plusieurs cartes électroniques 2D classiques et en remplaçant les fils électriques entre les composants par des pistes conductrices imprimées.
Toutes les opérations sont effectuées par des robots à 6 axes sur lesquels sont montés différents outils, dont un scanner laser, une tête d’impression et un système de pick-and-place. La plateforme dispose d’un logiciel dédié qui gère l’ensemble du processus de production et crée automatiquement du code machine pour contrôler le processus de fabrication. Ce logiciel, doté d’une interface simplifiée et d’un protocole d’étalonnage, permettra non seulement à la ligne de prototypage d’être utilisée par des personnes non expertes en robotique mais aussi un changement rapide des produits et la personnalisation des cartes de circuits imprimés.
De cet intérêt découle une demande croissante de processus de prototypage dans les domaines de l’électronique et des objets connectés afin de simplifier et d'automatiser l'intégration des composants électroniques dans les objets 3D. Depuis les années 2000, la plastronique, combinaison des plastiques et de l’électronique, apparaît sur le marché. Cette technologie facilite l’intégration de l’électronique dans les objets pour les rendre fonctionnels. Cela signifie que certaines fonctions électroniques et connexions entre les composants ne nécessitent plus une carte électronique 2D standard, mais sont directement intégrées dans l’objet.
L’électronique imprimée offre une alternative polyvalente et facile à mettre en œuvre pour le prototypage et les petits lots. Elle consiste à imprimer une encre électriquement conductrice sur la surface d'un objet 3D existant afin de lui conférer des fonctions électroniques. Pour les petits lots, l’avantage est qu’il n’y a pas de restrictions matérielles pour la fabrication de l’objet. En raison de la variété des encres (visqueuses, fluides, aqueuses ou à base de solvants, métalliques ou organiques, etc.) et des systèmes d’intégration disponibles (pression, vis, éjection par chute, etc.), un circuit de haute qualité peut être imprimé sur n’importe quel matériau. Le recours à la technologie additive permet également des économies car seule la quantité nécessaire de matériel est utilisée, il n’y a donc pas de déchets. Le processus est simple : le conducteur et les pistes sont créés en une seule étape.
Avec plus de deux millions de robots industriels dans le monde aujourd’hui, le marché de la robotique industrielle est en constante évolution et a plus que triplé en dix ans. De nombreux modèles de robots ont été développés afin de répondre aux exigences des nouvelles applications en termes de poids à transporter, d’amplitude de mouvement, de vitesse et de précision. Cependant, il n’existe actuellement aucun système facile à utiliser disponible sur le marché de l’électronique imprimée 3D.
Le LGP2, en étroite collaboration avec les sociétés AlpRobotic, Rtone et Code-IT, et avec le soutien financier de la Région Auvergne-Rhône-Alpes, a créé une cellule de prototypage et de production par petits lots pour les objets fonctionnalisés en surface à l’aide d’un circuit imprimé direct. Les pistes conductrices imprimées permettent d’intégrer les fonctions électroniques directement sur la surface de l’objet sans transférer systématiquement une ou plusieurs cartes électroniques 2D classiques et en remplaçant les fils électriques entre les composants par des pistes conductrices imprimées.
Toutes les opérations sont effectuées par des robots à 6 axes sur lesquels sont montés différents outils, dont un scanner laser, une tête d’impression et un système de pick-and-place. La plateforme dispose d’un logiciel dédié qui gère l’ensemble du processus de production et crée automatiquement du code machine pour contrôler le processus de fabrication. Ce logiciel, doté d’une interface simplifiée et d’un protocole d’étalonnage, permettra non seulement à la ligne de prototypage d’être utilisée par des personnes non expertes en robotique mais aussi un changement rapide des produits et la personnalisation des cartes de circuits imprimés.