L’aspect le plus remarquable de la technologie réside dans sa perpétuelle capacité d’innover et d’améliorer : des ordinateurs portables plus fins, des téléphones plus petits et des dispositifs médicaux conçus pour être discrets et à peine visibles à l’œil nu. Désormais, la plastronique remplace de plus en plus les circuits imprimés plats.
Les appareils électroniques continuent d’évoluer et de gagner en compacité grâce à la miniaturisation de leurs circuits ainsi que de leurs composants. Cette tendance a fait naître une demande accrue de composants miniatures.
La plastronique ou également appelés 3D-MID (three-dimensional mechatronic integrated devices pour dispositifs intégrés mécatroniques tridimensionnels) permet de répondre à cette attente. En effet, elle rend possible la réalisation de conceptions qui gagnent en compacité tout en améliorant leur densité fonctionnelle.
La révolution de la miniaturisation de l’électronique
Les appareils de plus petites dimensions ont un moindre impact sur l’environnement. Par exemple, un ordinateur portable présente une consommation de pointe de 60 watts, contre 175 watts pour un ordinateur de bureau. Il consomme donc 80 % de moins d’énergie que son homologue de bureau. Cette réduction significative de la consommation d’énergie est obtenue grâce à la miniaturisation. La miniaturisation a révolutionné de nombreux secteurs : depuis le médical et la santé jusqu’à l’automobile en passant par l’électronique industrielle et grand public.
Qu’est-ce que la technologie 3D-MID ?
Le terme "mécatronique", qui associe les mots "Méca" (mécanique) et "Tronique" (électronique), a été inventé en 1969 par un ingénieur senior de la société japonaise Yaskawa. Depuis lors, la définition a évolué. Elle est désormais utilisée pour décrire l’utilisation conjointe de technologies numériques, électroniques et mécaniques pour concevoir des systèmes plus intelligents, tels que des solutions robotiques, de contrôle et électromécaniques.
La technologie 3D-Circuits de HARTING permet d’intégrer directement les pièces 3D-MID ou la pièce thermoplastique moulée par injection aux circuits et composants électroniques. Ceci permet de gagner en compacité et en densité fonctionnelle. Imaginez un circuit imprimé nettement plus compact et constitué de plastique plutôt que de métal.
En outre, les circuits imprimés moulés par injection réduisent considérablement le nombre d’étapes de fabrication, les temps d’assemblage, le nombre de composants nécessaire, et donc les coûts de production.
Comment fonctionne la plastronique ?
La flexibilité de la technologie 3D-MID offre davantage de liberté aux concepteurs. L’intégration de fonctions électriques et mécaniques dans un composant tridimensionnel offre des infinies.
Les concepteurs définissent leurs exigences ainsi que des spécifications dimensionnelles très précises. Les composants sont ensuite moulés par injection. La flexibilité du moulage par injection permet aux concepteurs d’y avoir recours pour fabriquer pratiquement n’importe quelle pièce en respectant les spécifications requises.
Vient ensuite la phase d’activation par laser grâce à la technologie LDS (laser-direct structuring), un procédé développé en 1996 par LPKF Laser & Electronics. Un faisceau laser grave directement la piste conductrice sur la pièce plastique moulé par injection.
Le matériau plastique utilisé pour le moulage par injection contient en effet des additifs spécifiques que les faisceaux laser pourront activer. Les lasers révèlent les zones où les structures conductrices seront situées.
Dans le processus de placage chimique, le cuivre ne se dépose que sur les zones structurées par le laser. Cela permet aux ingénieurs de créer des circuits électroniques très précis. Lors de la métallisation ultérieure dans un bain de cuivre, des traces conductrices se forment dans les zones qui ont ainsi été activées et permettront aux métaux d’y adhérer.
La combinaison de composants mécaniques et électriques permet de concevoir et de fabriquer plus facilement et à moindre coût des dispositifs électroniques aux fonctionnalités complexes. Cela offre de nouvelles opportunités de conception et peut permettre aux fabricants ainsi qu’aux consommateurs de réaliser des économies significatives.
Quels sont les avantages et les applications de la plastronique ?
- Intégration de fonctions mécaniques et électriques dans un seul composant
- Amélioration de la fiabilité et de la qualité
- Flexibilité qui permet des options de conception illimitées
- Diminution la taille et le poids
- Réduction du temps d’assemblage et donc des coûts de fabrication.
Applications 3D-MID
Qu’il s’agisse d’appareils destinés au marché médical ou de l’automobile ou de gadgets pour le grand public, pratiquement tous les équipements techniques actuels et futurs sont conçus et seront des matières plastiques et intégreront de l’électronique.
La plastronique appliquée au médical
La mécatronique est une discipline prometteuse qui profite à de nombreuses industries, telles que le médical ou la santé. Des progrès en matière de diagnostic et de traitement ont été rendus possibles grâce à la miniaturisation de l’électronique qui elle-même a bénéficiée des avancées importantes de la technologie 3D-MID.
Prenons le cas d’une endoscopie. La plupart des gens sont mal à l’aise à l’idée de vivre une expérience qui consiste à faire pénétrer un long tube fin muni d’une petite caméra dans le corps. Heureusement, grâce à la technologie 3D-MID, les fabricants peuvent désormais concevoir des dispositifs moins invasifs et plus confortables pour les patients, notamment lorsqu’il s’agit de surveiller et d’examiner l’intérieur d’un organe ou d’une cavité du corps. Il n’est plus nécessaire d’insérer dans la gorge un long endoscope équipé d’une petite caméra. A la place, on avale une capsule non invasive comme on le ferait en prenant des vitamines. Cette capsule renferme une petite caméra endoscopique qui transmet au médecin des images du corps sur 360 degrés.
La mécatronique est également utilisée pour concevoir de nouveaux types de prothèses, telle que la prothèse de bras Luke Arm, contrôlée par la pensée qui permet aux patients ayant perdu un membre d’effectuer des tâches quotidiennes.
Les technologies 3D-MID sont également utilisées pour concevoir de petits appareils médicaux tels que des prothèses auditives, des implants ainsi que des dispositifs chirurgicaux et dentaires. Les circuits imprimés 3D de toutes les dimensions peuvent être fabriqués tout en conservant les mêmes fonctionnalités et en respectant les mêmes normes de sécurité.
Conclusion
Les possibilités offertes par la plastronique sont sans limite. Au fur et à mesure que cette technologie progresse, nous nous attendons à ce que de plus en plus d’entreprises les intégreront dans leurs projets d’économie d’espace, réduisant ainsi les procédures d’assemblage et les coûts.
