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                    Personnalités de l'impression 3D: Fabien Bruning

Personnalités de l’impression 3D: Fabien Bruning

Publié Par le 10/02/2021

Qui est Fabien Bruning?

Fabien Bruning est chercheur en électronique imprimée en 3D au TNO au Holst Center*. Après une formation en mécatronique, il travaille maintenant sur des machines de prototypage ainsi que sur de nouvelles applications de la fabrication additive.

*Holst Center est un centre de recherche et d’innovation indépendant, géré conjointement par IMEC (pôle R&D pour les technologies nano et numériques) et TNO, innovation for life.

Fabien, pouvez-vous nous en dire plus sur votre parcours et comment vous êtes arrivé à utiliser l’impression 3D ?

J’ai étudié l’ingénierie mécanique avec une spécialité « systèmes de contrôle » à l’Université de technologie d’Eindhoven. Dans le cadre de ma thèse, j’ai travaillé sur  le développement du système électrique et du logiciel d’un nouveau drone de type ballon. C’était la première fois que j’utilisais l’impression 3D? J’ai vu comment ça accélérait considérablement la création de divers montages, outillages et composants lors du prototypage.
J’ai rejoint TNO en 2015,  au sein du groupe « Equipment for Additive Manufacturing » spécialisé dans la création d’équipements prototypes pour de nouveaux procédés d’impression. Nous avons également développé l’impression 3D appliquée à l’électronique. Ce projet a été récupéré par le groupe « Hybrid Printed Electronics » du Holst Center pour regrouper tous les projets d’électronique imprimée dans un même service.

Quand et pourquoi vous ou votre entreprise avez-vous commencé à utiliser l’impression 3D ?

TNO a plus de 30 ans d’expérience dans l’impression 3D. Son utilisation a commencé dans le cadre d’une méthode de fabrication rapide puis cette technologie s’est répandue dans toute l’organisation à la fois en tant que technologie habilitante et domaine de recherche. Nous utilisons l’impression 3D tous les jours pour créer des configurations de test, des équipements, des outils et des prototypes. En tant que domaine de recherche, les exemples incluent des groupes travaillant sur l’impression alimentaire et pharmaceutique, les matériaux énergétiques et l’industrie intelligente.

Pouvez-vous nous en dire plus sur l’impression 3D appliquée à l’électronique ?

J’ai toujours rêvé de créer un réplicateur à la « Star Trek », capable de créer des éléments à la demande et instantanément. Alors que l’impression 3D évolue avec des matériaux disposant de meilleures propriétés mécaniques et chimiques, la 3D passe de la réalisation de prototypes à la fabrication additive de pièces destinées à des produits finis. La prochaine étape est la création de produits finis pour l’électronique.
Dans un futur proche et actuel, l’ajout de circuits et de composants électroniques peut résoudre des problèmes difficiles à gérer avec d’autres technologies. Avec l’intégration des fonctions imprimées en 3D, il est possible d’ajouter des capteurs et de créer des géométries impossibles à développer d’une autre manière (c.-à-d. antennes, capteurs, etc.). En utilisant la lithographie additive, il est également possible d’imprimer des puces et de créer des structures directement sur des matrices vierges.

Chip

Ci-dessus, une puce entièrement intégrée avec 220 interconnexions et 20um ligne / espacement.

Quelles sont les technologies et les matériaux avec lesquels vous travaillez ?

Nous sommes actuellement entrain de réfléchir à rendre l’impression 3D de pièces électronique plus rapide pour permettre la fabrication en série. Pour le moment, nous avons une imprimante 3D de stéréolithographie (SLA) personnalisée avec notre propre plateforme de contrôle. L’imprimante 3D peut choisir et placer des composants ainsi qu’ajouter une large gamme d’encres conductrices à base de particules d’argent ou de cuivre. Nous augmentons les capacités de l’imprimante pour fournir une résolution plus élevée et des structures plus fonctionnelles.
Le matériau SLA utilisé varie selon l’application, allant de rigide à résistant à la température, de lisse à flexible pour les applications de robotique et de capteurs.

Quels sont les avantages de l’impression 3D dans votre secteur ?

Nous distinguons deux domaines principaux: l’impression de produits électroniques et les applications d’emballage de semi-conducteurs.
L’impression 3D permet de respecter des délais courts mais également de produire des formes et des géométrie impossibles à réaliser avec d’autres technologies de fabrication de produits électroniques. Par exemple, un capteur ECG pourrait être intégré dans un appareil portable avec des électrodes positionnées de manière exactes afin de s’adapter au corps du patient.
Pour l’empaquetage de puces, il est possible de créer des interconnexions avec une résolution plus élevée grâce à, par exemple, une liaison par fil, tout en conservant toute la flexibilité d’un système numérique. Même pour les petites séries, il est possible de créer des packages personnalisés combinant plusieurs puces. Plus besoin d’attendre de recevoir les différentes pièces, nous les fabriquons directement et plus rapidement. Comparé à l’emballage au niveau de la plaquette, la fabrication additive nécessite moins d’étapes, ce qui rend la lithographie additive beaucoup plus rapide et moins chère.

Quel est votre point de vue sur l’avenir de l’impression 3D ?

L’impression 3D peut être une méthode de production standard pour de nombreuses applications. C’est le cas pour les secteurs dentaire ou encore des bijoux où les technologies pré-existantes sont déjà remplacées. Nous voyons le développement de l’électronique imprimée 3D s’orienter dans deux directions principales: la production à faible volume de produits complexes et les applications d’emballage de puces à grand volume. L’impression 3D pourrait également être une excellente option de fabrication pour fabriquer des semi-conducteurs nécessitant une innovation rapide. Les processus sont améliorés et réinventés en permanence pour suivre la sortie annuelle de nouveaux appareils.

L‘impression 3D peut avoir de nombreuses applications, de la fabrication de produits électroniques aux puces et circuits. Choisir la fabrication additive vous aidera à développer vos processus d’innovation pour améliorer votre time-to-market dans cette industrie où la compétition fait rage !

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