Technologie des microsystèmes

Plus petit, plus rapide, plus intelligent 

Technologie des microsystèmes

La technologie des microsystèmes se consacre au développement et à la fabrication de composants de l'ordre du micromètre, tout en appliquant autant des procédés classiques que des méthodes innovantes issues des microtechnologies.

Lorsqu'on intègre des éléments micromécaniques ou microoptiques avec des modules microélectroniques, on parle de microsystèmes. De tels microsystèmes contiennent des structures dont la taille est sensiblement inférieure au diamètre d'un cheveu humain.

Sous l'impulsion des tendances de la technique d'automatisation (« plus petit, plus rapide, plus intelligent »), les capteurs et actionneurs innovants jouent un rôle important pour l'emploi dans des systèmes de commande miniaturisés et répartis disposant d'une intelligence intégrée. Les systèmes intelligents mesurent des grandeurs physiques, telles la position, la température, la pression, la vibration et la force, avec une précision très fiable.

Ils mettent des paramètres de service à la disposition de la production, soutiennent l'assurance qualité ou facilitent la maintenance des usines. L'efficience de ces systèmes de commande est d'autant plus grande que la quantité des grandeurs physiques pouvant être mesurées par des capteurs intelligents est importante. L'évaluation des données permet d'optimiser les processus et les systèmes. D'où la motivation de développer des capteurs encore plus flexibles, plus robustes et plus petits. Les méthodes de la microtechnologie sont prédestinées à ces tâches.

Technologie des micro-distributeurs

On trouve des produits reposant sur le principe des systèmes électromécaniques notamment dans le domaine du dosage de liquides et dans d'autres applications médicales. La plupart de ces distributeurs sont commutés par un actionneur électrostatique ou thermique. Cependant, ces actionneurs sont moins fiables et ne réalisent que des courses limitées. Ainsi, les exigences particulières en termes de robustesse et de durée de vie des distributeurs pneumatiques nécessitent d'autres méthodes de la microtechnologie et de la mécanique de précision, qui soient en mesure de satisfaire également les exigences de miniaturisation pour un usage dans l'automatisation industrielle.

Aussi, chez Festo, la recherche se consacre également aux micro-distributeurs avec transducteurs piézoélectriques ou aux entraînements compacts à électroaimants. La priorité est donnée à la conception virtuelle et à la simulation (calcul des champs magnétiques ou transduction piézoélectrique) ainsi qu'à la construction de prototypes.

Technique des capteurs sans contact

Les capteurs mettent des informations importantes à la disposition d'une installation d'automatisation. Pour cela, des grandeurs de mesure, telles le débit, la pression et la position d'actionneurs, doivent être saisies en continu avec une grande précision.

Dans la recherche, on développe des capteurs avec des fonctions innovantes dont l'intégration fait progresser la miniaturisation. Dans des projets de recherche, des capteurs de champs magnétiques ont été étudiés par exemple pour mesurer la position d'actionneurs pneumatiques. D'autres projets se consacrent à une électronique flexible dans des films minces qui – disposés par exemple sur une pince – permettent de déterminer la force de saisie et la taille de l'objet. Les composants électroniques imprimés pour les capteurs de pression et dynamométriques ainsi que les approches sans fil pour la transmission de données font également l'objet des recherches. Grâce à des techniques de simulation ultramodernes, la recherche apporte également une contribution importante à la conception d'ensembles capteur/aimant pour le design d'actionneurs pneumatiques futurs.

Technique des actuateurs

En plus des actionneurs piézoélectriques et électromagnétiques, la recherche se penche aussi sur les actionneurs d'un type nouveau : les polymères électroactifs. Ceux-ci présentent des caractéristiques de puissance semblables à celles des électroaimants. En principe, ils se comportent comme des actionneurs piézoélectriques, cela signifie qu'ils sont très efficaces énergétiquement et présentent en plus une capacité de puissance supérieure à celle des transducteurs piézo.

Actuellement, les tensions de service élevées de 2 000 à 3 000 volts constituent l'inconvénient des polymères électroactifs réalisés en pile. Dans le cadre de projets de recherche, Festo s'efforce de réduire cette tension pour augmenter le domaine d'application des polymères électroactifs.

Technique des caméras et traitement d'image

Dans l'industrie, on utilise toujours plus souvent des caméras pour les processus de production. Elles sont généralement employées dans la saisie des objets des bandes transporteuses ainsi que dans le contrôle de qualité des composants et modules.

À l'avenir, l'homme et la machine coopéreront toujours plus dans la production. La technique des caméras – associée à des algorithmes appropriés du traitement d'image – fournit une plus-value décisive pour l'interaction entre l'homme et la machine. C'est pourquoi la recherche évalue les systèmes disponibles sur le marché en vue des exigences imposées par l'interaction homme/technique et, en coopération avec ses partenaires, développe de nouveaux systèmes de vision. Il s'agit en outre d'implémenter des algorithmes qui améliorent, ou permettent tout simplement la coopération entre l'homme et le robot.