STRATO-CONNECT (Etude des conditions de conductivité et d’adhérence des dépôts métalliques par projection aux interstrates)

Le procédé de Fabrication Additive (FA) Stratoconception permet la fabrication par couches solides d’objets 3D de formes extérieures et intérieures complexes dans de très nombreux matériaux. Il est également un des procédés de FA les plus aptes à intégrer des fonctions au cœur même des objets élaborés. Cette intégration au sein même de la structure de la pièce produite en couches solides a été proposée par CIRTES dès les premiers outils de fabrication réalisés avec le procédé comme des outillages de soufflage, des outillages d’injection (plastique ou aluminium). L’objectif d’incorporer des capteurs au sein même de la structure interne des objets était déjà de fournir des informations précises sur l’environnement de l’objet mais également sur son comportement au cours de son cycle de vie. Ces informations acquises permettront alors de piloter et d’adapter le comportement de l’objet 3D et/ou de modifier son environnement. Ce contrôle est réalisé par un logiciel de monitoring muni d’algorithmes décisionnels réagissant en temps réel aux informations transmises par les capteurs embarqués. La gestion des très grands volumes de données acquises permet alors un apprentissage évolutif et adaptatif des objets.

Actuellement, les travaux menés par CIRTES portent sur l’intégration directe de composants discrets miniatures et également sur leur construction directe. La technologie envisagée nécessite la réalisation de pistes électro-conductrices de connexion de ces éléments entre eux ainsi qu’avec l’extérieur. L’objectif final de l’ensemble de cette démarche est de transformer un objet 3D en un véritable capteur intrinsèque et non plus en un simple objet intégrant un capteur. A terme, Il s’agit de déposer au cours de la FA sur un interstrate polymère transparent des pistes métalliques conductrices par l’ancrage en subsurface d’un interlayer stable de particules conductrices par SND (Supercritical Nitrogen Deposition) puis d’une couche plus épaisse déposée par CSD (Cold Spray Deposition).

Les travaux déjà effectués ont permis de créer des démonstrateurs fonctionnels mais des améliorations des propriétés d’adhérence ainsi que de conductivité restent à explorer et comprendre. Il s’agira principalement d’établir par des caractérisations fines locales et/ou globales des relations entre la microstructure et les propriétés physiques et mécaniques du système composite substrat polymère + dépôt Cu, système de référence dans un premier temps. En particulier, les performances électriques seront étudiées en fonction du taux de porosité des pièces, les propriétés mécaniques telles que l’adhérence et la résistance à l’arrachement des dépôts seront aussi déterminées. En effet, il semblerait qu’un certain nombre de mécanismes physiques reste encore non parfaitement maitrisés, pouvant engendrer parfois une versatilité des performances visées des composites produits bien que le dépôt puisse être parfaitement effectué d’un point de vue purement technologique. Les applications industrielles identifiées de ce procédé sont des objets polymériques 3D multifonctionnels pour les secteurs de l’Aéronautique, de l’Automobile, du Luxe, etc.