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Un workshop organisé par l’Institut des sciences de l’ingénierie et des systèmes (INSIS) du CNRS

lundi 11 janvier 2016CNRS - Campus Gérard-Mégie, Auditorium Marie-Curie 3, rue Michel-Ange, Paris 16e

Crédits photos : © XLIM (CNRS/Université Limoges/Université Poitiers) etLAB-STICC (CNRS/Télecom Bretagne/Université Bretagne-Sud/Université Bretagne Occidentale/Ensta ParisTech/ENI Brest)

Conception graphique : Romuald MaurelRéalisation graphique : CNRS / Communication INSIS

Quelles technologies pour imprimer son téléphone portable ou un microsatellite en 3D ?

FABRICATION ADDITIVE POUR L’ÉLECTRONIQUE

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www.cnrs.fr/insis

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FABRICATION ADDITIVE POUR L’ÉLECTRONIQUEQuelles technologies pour imprimer son téléphone portable ou un microsatellite en 3D ?

Un workshop organisé par l’Institut des sciences de l’ingénierie et des systèmes (INSIS) du CNRS

lundi 11 janvier 2016CNRS - Campus Gérard-Mégie, auditorium Marie-Curie3, rue Michel-Ange Paris, Paris 16e

Contexte scientifique

La forte augmentation des données échangées sur les réseaux d’information et de communication demande le développement d’équipements électroniques miniaturisés intégrant de plus en plus de fonctionnalités. Le déploiement de ces équipements bénéficie des nouvelles technologies qui apportent une réelle rupture, non seulement dans la manière de les fabriquer, mais également en amont, dans la manière de les concevoir.

Les progrès récents dans le domaine des technologies de fabrication additive permettent notamment d’envisager des designs qui ne peuvent pas être réalisés en usinage classique, ou plus simplement de réduire les coûts en supprimant les étapes d’assemblage et en réduisant de fait la taille et le poids des objets. Ces technologies, également qualifiées d’impression 3D, ouvrent donc des perspectives très larges pour la réalisation des équipements électroniques de demain, à base de matériaux polymères, céramiques et métalliques.

L’objectif de cette journée est de présenter un état des lieux des activités et des perspectives de recherche qu’ouvrent ces nouvelles technologies pour l’intégration d’équipements électroniques hyperfréquences, pour des applications grand public mais également plus spécifiques comme pour le spatial ou la défense.

Stéphane Bila, chargé de mission à l’INSISLaurent Nicolas, directeur adjoint scientifique à l’INSIS

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Accueil café

Introduction

Technologies additives pour des applications spatialesLudovic Carpentier, Centre national d’études spatiales (CNES)

Additive manufacturing technologies: research and innovation in EUGerman Esteban-Muniz, European Commission

Pause-café

Potentiel des technologies additives pour la conception ou le prototypage d’antennes et de composants hyperfréquencesYves Quéré, Laboratoire des Sciences et techniques de l’information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC,CNRS/Télécom Bretagne/Université Bretagne Occidentale/Université Bretagne-Sud, ENSTA ParisTech, ENI Brest)

Panorama de composants hyperfréquences 3D réalisés par fabrication additiveNicolas Delhote, Institut de recherche XLIM (CNRS/Université de Limoge/Université de Poitiers) Déjeuner

Potentiel des technologies additives pour l’intégration d’équipements hyperfréquencesChristian Renard, Thales

Antennes lentilles 3D : état de l’art et perspectivesRonan Sauleau, Institut d’électronique et de télécommunications de Rennes (IETR, CNRS/Université de Rennes I/INSA Rennes/Centrale Supelec/Université de Nantes)

Fabrication d’antennes 3D miniatures par injection de métal liquide dans une structure réalisée par une imprimante 3DFabien Ferrero, Laboratoire d’électronique antennes et télécommunications (LEAT, CNRS/Université de Nice Sophia Antipolis)

Pause-Café

Novel 3D technologies for future communication systemsJohn Papapolymerou, Michigan State University

Etiquette RFID passive faible coût : d’un besoin marché à une solution industrielle par l’innovationBrice Sorli, Institut d’électronique et des systèmes (IES, CNRS/Université de Montpellier)

Conclusion

9h30 – 9h45 9h45 – 10h00 10h00 – 10h30

10h30 – 11h10 11h10 – 11h30 11h30 – 12h00

12h00 – 12h30

12h30 – 13h30

13h30 – 14h00

14h00 – 14h30

14h30 – 15h00

15h00 – 15h20 15h20 – 16h00

16h00 – 16h30

16h30 – 17h00

Programme

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Recueil d’interventions

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Technologies additives pour des applications spatiales Ludovic Carpentier

Centre national d’études spatiales - CNES

La fabrication additive est souvent présentée comme une véritable révolution industrielle, basée sur des technologies innovantes, remettant en cause les méthodes de conception et les modèles de fabrication traditionnels. Cette intervention se focalisera sur les différentes technologies additives utilisées et envisagées pour des applications spatiales. Des résultats issus d’études menées en collaboration avec des laboratoires et des industriels seront présentés.

© XLIM / CNES / TAS-FFiltre hyperfréquence

© XLIM / CNESCapacités imprimées par technologie jet d’encre

© CNESSupport d’antenne en impression métal

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Additive manufacturing technologies: research and innovation in EU German Esteban-Muniz

European Commission

The global manufacturing and services markets linked to Additive Manufacturing (AM) are steadily increasing over the last years. In order to promote the establishment of a broad industrial base for AM in Europe, we need to foster the combination of efforts to raise Europe’s share in the global scenario.

The efforts done in AM and 3D-Printing (3DP) at EU level, over €240 million EU funding and total budget of around €315 million, in the past two decades are now in high risk because of the fierce competition and investments all over the world. In addition, it will take a lot more than just pure technology development for Additive Manufacturing to generate wealth creation, since AM needs to tackle other challenges as well. European AM stakeholders and EU Member States act in a fragmented manner, which leads to gaps and inefficiencies preventing the creation of necessary links across the wide range of applications, disciplines, manufacturing sectors and countries concerned.

In order to solve problems together with industry and to strengthen European Industrial Leadership, the European Commission (EC) established several Public Private Partnerships (PPPs) in H2020. These PPPs will implement Research and Innovation activities of strategic importance with a strong involvement of industry, helping research results to cross the “valley of death” and reach the market.

The Factories of the Future (FoF) contractual Public Private Partnership (cPPP) is the main actor for Additive Manufacturing. In the frame of the KETs (Key Enabling Technologies), its activities will be primarily developed through the relevant industrial roadmaps, in collaboration with a broad range of stakeholders. Other PPPs, like Photonics 21, or Clean Sky, the largest aeronautical research programme ever launched in Europe for aeroplanes and air transport will also contribute to the development of AM. Health, Transport, Industries… But there are still many sectors with a huge potential for growth in AM, e.g. Automotive industry, Microelectronics, Consumer Goods, Cultural Heritage, Ageing Population, Jewellery.

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Yves QuéréLaboratoire des Sciences et techniques de l’information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC)

Cette présentation est une synthèse des travaux du Lab-STICC sur la thématique des technologies additives pour la conception ou le prototypage de composants hyperfréquences. A travers divers projets de recherche, de nombreux prototypes et caractérisations ont pu être réalisés et seront présentés (développement de nouveaux matériaux, caractérisation de matériaux, filtre SIW, filtre à cavités, circulateur auto-polarisé, réseaux d’antennes 3D). Les applications visées sont par exemple : les auto-directeurs de missiles ou les capteurs communicants pour les antennes 3D, le spatial et communications terrestres pour les filtres. Le moulage et l’impression plastique (FDM, SLA) ont été étudiés et associés à de la métallisation sélective 3D. Nous discuterons également de l’impression 3D métal (DMLS). A partir de cette expérience, l’intérêt de ces technologies, pour le prototypage ou pour la réalisation d’un produit, sera discuté (coût et délai de fabrication, performances, formes, matériaux).

Potentiel des technologies additives pour la conception ou le prototypage

© Lab-STICCAntenne à fente en impression métal

© Lab-STICCFiltre « matriochka » en impression métal

CNRS/Télécom Bretagne/Université Bretagne Occidentale/Université Bretagne-Sud/ENSTA ParisTech/ENI Brest

d’antennes et de composants hyperfréquences

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Panorama de composants hyperfréquences 3D réalisés par fabrication additive

Nicolas DelhoteInstitut de recherche XLIM

Cette présentation se focalisera sur différentes techniques de fabrication additive utilisées pour la réalisation de composants hyperfréquences. Un focus sera fait sur l’utilisation d’imprimantes 3D plastiques, d’imprimantes jet d’encre et de techniques de stéréolithographie céramique 3D. Après une présentation exhaustive de ces technologies et des matériaux associés, leur mise en œuvre sera illustrée par des exemples de filtres, antennes et capteurs de gaz.

La potentialité de ces technologies sera ici développée pour des applications touchant des bandes de fréquences de quelques GHz à 60 GHz et au-delà.

CNRS/Université de Limoge/Université de Poitiers

© XLIMAntennes cornet céramique

© XLIMFiltres millimétriques

© XLIMFiltres et guides céramiques

© XLIMStructures imprimées par jet d’encre

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Potentiel des technologies additives pour l’intégration d’équipements hyperfréquences

Christian RenardThales

Cette présentation montrera en quoi les technologies additives peuvent répondre à plusieurs applications potentielles dans le domaine des hyperfréquences et des antennes, avec en particulier des exemples pris au sein du groupe Thales..Elle abordera également les problématiques à traiter (matière, rugosité, métallisation 3D, report d’éléments enterrés…), et leur impact sur les performances.

Enfin, pour un industriel, se pose la question : jusqu’à quel niveau de TRL utiliser cette technologie : maquette de validation de concept amont, prototype, voire plus ?

© ThalesStructure guide

© ThalesLentille rayonnante à propagation contrainte

© ThalesLentille plate

© ThalesFiltres guide à iris

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Antennes lentilles 3D : état de l’art et perspectives

Ronan Sauleau

Institut d’électronique et de télécommunications de Rennes (IETR)

Le trafic de données sur les réseaux mobiles croît de plus de 60 % annuellement. Par ailleurs, la montée en fréquences vers les ondes millimétriques (et au-delà) contribuera à augmenter la capacité des systèmes de communications. Dans ce contexte, le développement de nouvelles solutions antennaires exploitant la 3ème dimension est particulièrement attractif et prometteur pour les applications point à point ou point à multipoint. Cette présentation fera le point sur les récentes avancées en technologies d’antennes lentilles 3D en ondes millimétriques.

CNRS/Université de Rennes I/INSA Rennes/Centrale Supelec/Université de Nantes

© ETRAntenne lentille résonante en bande Ka

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Fabrication d’antennes 3D miniatures par injection de métal liquide dans une structure réalisée par une imprimante 3D

Fabien Ferrero

Laboratoire d’électronique, antennes et télécommunications (LEAT)

Les technologies d’imprimantes 3D ouvrent de nouvelles perspectives pour la conception d’antennes miniatures, multi-bandes et multi-fonctions. La plupart des technologies développées en imprimantes 3D sont basés sur la fabrication d’objets en matières isolantes ou faiblement conductrices. Ces technologies ne sont donc pas naturellement adaptées à la fabrication d’éléments rayonnants nécessitant des conductivités très élevés. L’approche originale de ce travail vise à combiner les technologies d’impression 3D avec l’injection de métal liquide pour la réalisation de structure antennaire complexes et miniatures. Cette technique ouvre aussi la possibilité de concevoir des éléments rayonnants 3D flexibles.

CNRS/Université de Nice Sophia Antipolis

© LEATAntenne flexible par injection métal

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Novel 3D technologies for future communication systems John Papapolymerou

Michigan State University

Additive manufacturing technologies and three dimensional (3-D) printing have recently received increased interest as they enable the development of cost effective, fast production cycle, environmental friendly and complex components. Following broad applications in the areas of bio-engineering, medicine, mechanical parts, consumer goods and so on, additive manufacturing technologies have been progressively expanded into RF applications over the last decade. In this presentation, we will discuss some recent advancements of utilizing Polyjet and Aerosol Jet 3D printing technologies for the development of microwave and mm-wave components. Examples include a complete 3D printed RF line, D-band (110-170 GHz) transmission lines, 3D interconnects and transmission lines, a Ka-band antenna and 3D printed cavity resonators and filters.

© Michigan State UniversityThree dimensional transmission lines printed with the Optomec Aerosol Jet Printer.

All layers of the lines (substrate material and metal parts) were 3D printed with high accuracy.

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Etiquette RFID passive faible coût : d’un besoin marché à une solution industrielle par l’innovation

Brice Sorli

Institut d’électronique et des systèmes (IES)

Après plusieurs années de gestation et de maturation, les déploiements de solutions utilisant des tags RFID passifs sont devenus monnaie courante et dépassent maintenant le cap des simples évaluations. Ce marché présente toutefois une contrainte intrinsèque majeure : les volumes de déploiements sont tels que la pression sur les coûts y est considérable, et ceci a toujours été identifié par les prévisions marchés. Depuis 2006, l’entreprise Montpelliéraine TAGEOS SAS accompagnée par l’Institut d’électronique et des systèmes (IES) ont su joindre leur effort de recherche et proposer une solution innovante permettant de produire à faible coût ces étiquettes RFID passives. Ensemble et en peu de temps, ils sont passés du prototype de laboratoire à l’industrialisation.

CNRS/Université de Montpellier

© TAGEOS-IESImpression tags RFID

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