La plastronique méritait bien Une chaire

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Microélectronique, numérique… plastronique. Il va falloir compter avec cette troisième dimension de l’électronique dans les années qui viennent à Grenoble. Issue de la convergence des technologies de l’électronique et de la plasturgie, la plastronique vise, selon une définition couramment admise, « à intégrer des fonctions électroniques sur des formes plastiques moulées tridimensionnelles ». C’est la raison d’être de la nouvelle chaire d’excellence industrielle Mint (Innovating for molded and printed electronics), créée par la Fondation partenariale Grenoble INP et Schneider Electric. Y sont associés également le laboratoire de génie des procédés papetiers (LGP2) de l’Institut de microélectronique électromagnétisme et photonique, le laboratoire d’hyperfréquences et de caractérisation (IMEP-LaHC), ainsi que deux des écoles de l’Institut polytechnique de Grenoble, Pagora et Phelma. Cette convention a été conclue pour une durée de cinq ans, à partir de septembre 2015.

Pour Cécile Venet, la responsable des systèmes plastiques intelligents de Schneider Electric, Grenoble est bien placé pour héberger cette chaire du fait du poids de la microélectronique et de l’industrie plasturgiste dans l’économie régionale, de la proximité de la Plastics Vallée autour d’Oyonnax dans l’Ain et de l’émergence d’une filière de l’électronique imprimée autour de la plate-forme grenobloise Pictic du CEA et de start-up comme Isorg.

Servir l’internet des objets

Spécialiste de l’électronique imprimée et titulaire de la chaire d’excellence industrielle Mint, Nadège Reverdy-Bruas travaille depuis plusieurs années à la mise au point de systèmes fonctionnels sur des substrats de différentes natures : céramique, film polymère, verre, papier. Avec des applications dans le photovoltaïque, le médical, les dispositifs lumineux… Au-delà de certains boîtiers électroniques, de disjoncteurs par exemple, ses travaux portent notamment sur l’intégration d’antennes sur des papiers par un procédé d’impression directe, sur des étiquettes RFID en particulier, ce qui permet de diminuer leur coût de production, sur des biopiles à glucose implantables dans le corps humain ou sur des encres électroluminescentes qui donnent une valeur ajoutée aux emballages.

« Il s’agit de rendre les pièces plastiques intelligentes, observe Cécile Venet, en leur incorporant des fonctions électroniques alors que, jusqu’à présent, ces boîtiers ou couvercles avaient avant tout des fonctions mécaniques ou esthétiques. » De nombreuses applications peuvent être envisagées en particulier dans les domaines de la téléphonie, de l’interaction homme-machine, pour fonctionnaliser des pièces de structure ou des tableaux de bord de voiture notamment.

Selon le directeur de l’innovation technologique de Schneider Electric, Prith Banerjee, la nouvelle chaire grenobloise doit s’orienter vers des « technologies de rupture » en cohérence avec la stratégie d’internet des objets industriels du groupe. « Avec l’explosion de l’internet des objets, jusque dans le monde industriel, le coût de fabrication des objets connectés, leur longévité et leur niveau d’intégration doivent être optimisés pour permettre le déploiement de millions de points de connexion, explique Cécile Venet. Ceci demande de nouvelles fonctions de communication, d’interfaces et de capteurs qui doivent s’intégrer beaucoup plus finement avec les produits existants sans conséquence ni sur leur fiabilité, ni sur leurs dimensions, ni sur leur coût. » Ces technologies devront en outre être compatibles avec les chaînes de production en faisant appel à des technologies existant dans la robotique, la plasturgie et l’impression.

Premières applications industrielles dans six ans

Trois principaux axes de recherche ont été retenus. D’abord, le développement de technologies d’impression robustes pour réaliser directement les circuits électroniques sur des pièces plastiques dont la nature et la fabrication par injection sont identiques à celles utilisées dans les produits industriels. Ensuite, la performance et la robustesse des fonctions électroniques imprimées directement pour leur utilisation dans les produits électrotechniques. Enfin, l’exploration de nouveaux modèles de fabrication additive des circuits électroniques dans un environnement qui soit connexe à la plasturgie.

Le laboratoire IMEP-LaHC s’attache à développer une bibliothèque de composants et de circuits 2 D et 3 D, des outils de conception de circuits pour les futurs développeurs, ainsi que des antennes miniatures et à haute performance adaptées aux matériaux plastiques utilisés par Schneider Electric. LGP2 se consacre de son côté à améliorer la tenue des encres conductrices déposées sur substrat plastique et à développer et mettre en œuvre des technologies de dépôt en rupture avec les technologies existantes pour la fabrication des MID (Molded interconnected device).

« Je suis persuadée que nous pourrons avoir les premières applications industrielles à horizon de quatre à six ans », indique Cécile Venet. Le domaine du possible étant encore plus large à moyen et long terme, notamment en aéronautique et pour des capteurs opérant dans des environnements extrêmes (grand froid ou humidité élevée). « Notre ambition est d’ailleurs de partager et de diffuser ces connaissances et ces compétences nouvelles au-delà du territoire français », remarque-t-elle, ces technologies ayant l’avantage de demander des investissements moindres que dans l’électronique traditionnelle. Des discussions ont d’ailleurs été engagées avec d’autres partenaires industriels pour élargir le champ de la plastronique et de la nouvelle chaire grenobloise.