MICRO-ASSEMBLAGELE GLAÇON PREHENSEURUn préhenseur pour robots " saisit " des pièces de très petites dimensions et de formes très diverses en les collant au moyen d'une fine couche de glace.

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MICRO-ASSEMBLAGE

LE GLAÇON PREHENSEUR

Un préhenseur pour robots " saisit " des pièces de très petites dimensions et de formes très diverses en les collant au moyen d'une fine couche de glace.



Saisir, déplacer, déposer. Ces tâches élémentaires qu'un robot exécute ordinairement sans difficulté se trouvent singulièrement compliquées quand il s'agit de manipuler et d'assembler de minuscules éléments aux formes complexes et variées et composés de matériaux divers. Et, avec le développement des microsystèmes, le cas se présente de plus en plus souvent. " Les préhenseurs existants sont mal adaptés à ce type d'application. Les modèles à vide souffrent de leur trop faible force de préhension et ne peuvent saisir la plupart du temps que des objets de forme plate. Quant aux pinces, il faut les concevoir pour chaque élément manipulé, et leur usage présente un fort risque de déformation et même d'endommagement ", souligne Jean-Claude Prélaz, directeur de Sysmélec, un fabricant suisse de machines robotisées pour l'assemblage de précision qui a participé à la mise au point de Microgrip, un préhenseur d'un principe tout à fait nouveau. Comme son nom le laisse deviner, le Microgrip est capable de saisir tout aussi bien des puces électroniques que des pièces de micromécanique. Développé dans le cadre d'un projet Eurêka par le Centre suisse d'électronique et de microtechnique (CSEM), il peut saisir des objets de tailles comprises entre 0,1 et 5 millimètres. Son principe, original, repose sur l'utilisation des propriétés adhésives de la glace, celles que l'on peut éprouver en saisissant à main nue une barre métallique par temps très froid, ou encore en retirant le bac à glace de son congélateur. Ce phénomène, qui peut s'expliquer par l'incrustation, au niveau sub-micronique, des cristaux de glace dans les rugosités de surface des objets, s'observe avec divers liquides ou même des gels. Le choix de la substance appropriée, selon les conditions de température et d'humidité, est l'un des points importants de la mise en oeuvre du procédé. L'un des partenaires du projet, l'horloger suisse Audemars Piguet, et plus particulièrement son entité Audemars Piguet Technologies, a d'ailleurs déjà utilisé cette propriété pour construire un " étau-gel " destiné à tenir des pièces de formes exotiques pendant leur usinage.

Pour tout type de matériau, de l'optique à la biologie

Le prototype de préhenseur, présenté lors du dernier salon Micronora, se compose d'un tube en cuivre de 2 millimètres de diamètre à l'extrémité duquel un mince film d'eau est transformé en glace par effet Peltier. L'objet adhère à cette fine pellicule gelée et peut être ainsi emporté. Un léger réchauffement permet ensuite de désolidariser l'objet du préhenseur. L'utilisation de simulations, à partir d'une modélisation par éléments finis, a permis d'optimiser le refroidissement et le réchauffement de l'extrémité du préhenseur, paramètres étudiés en relation avec la forme et le matériau qui le composent. Outre qu'il permet de saisir des objets délicats sans les abîmer, le mécanisme de fonctionnement de ce nouveau préhenseur lui confère une grande flexibilité. Une même tête peut saisir des objets très différents par leurs formes et leurs constitutions. Il " adhère " à tout type de matériau, rencontré en mécanique (roues, ressorts), en optique (lentilles, convertisseurs, sources, fibres), en électricité (bobines, aimants, petits fils) ou en biologie. La force d'adhésion de la glace est voisine de 1 newton par millimètre carré, soit une capacité de vingt à cent fois plus élevée que celle des préhenseurs à vide. Ainsi attaché, l'objet peut être soumis à des accélérations plus importantes que celles des robots disponibles sur le marché. En conditions industrielles, il est prévu d'atteindre les mille cycles par heure. Audemars Piguet Technologies a fabriqué la tête de préhension à partir des plans élaborés par le CSEM, et Sysmélec l'a adapté sur l'un de ses robots. L'ensemble a fonctionné avec succès chez 3D+, société française émanation de Thomson et qui fabrique des composants électroniques miniatures en empilant des éléments de base. " Le Microgrip constitue une solution intéressante pour automatiser notre production ; c'est un dispositif qui permet de prendre successivement un microcapteur, une micropompe, un bloc mémoire, un module de traitement de signal... ", explique Christian Val, directeur de 3D+. Ce même dispositif a également été testé sur des éléments fabriqués par le finlandais LK Products, producteur de matériel électronique pour le téléphone, et va l'être prochainement chez l'horloger suisse Buzzi SA.



USINE NOUVELLE N°2569

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