Microlight3D : des pièces imprimées en 3D avec une résolution inférieure au micromètre

Issue de quinze années de travaux de recherche fondamentale à l’UGA (Université Grenoble-Alpes), au sein du LIPhy (Laboratoire Interdisciplinaire de Physique), la start-up Microlight3D développe une technologie capable d’imprimer des pièces complexes en 3D avec une résolution inférieure au micromètre. Seule une autre entreprise dans le monde maîtrise ce savoir-faire. Créée en 2016, elle vend ses imprimantes aux quatre coins du monde et poursuit son travail de R&D. Rencontre avec Denis Barbier, le cofondateur et CEO de Microlight3D.

Techniques de l’Ingénieur : Comment parvenez-vous à imprimer des pièces avec une résolution inférieure au micron ?

Denis Barbier : Nous utilisons la technologie de la polymérisation à deux photons pour transformer un plastique liquide, qui se présente sous la forme d’un monomère, en un plastique solide. Ce procédé repose sur une interaction non-linéaire entre un faisceau laser et la matière. Concrètement, on focalise très fortement le faisceau laser, et au point de focalisation, il se passe un effet non-linéaire, qui provoque une polymérisation dans un volume ultra-concentré. Cette technologie permet d’obtenir des résolutions extrêmement basses, puisque le voxel, c’est-à-dire le plus petit volume que l’on peut imprimer, mesure seulement 200 nanomètres de diamètre (0,2 micron). Soit une résolution 20 à 50 fois plus petite que les meilleures imprimantes 3D classiques. Nous pouvons ainsi fabriquer des pièces de dimension micronique, qui ne font que quelques dizaines à quelques centaines de microns de dimensions.

Quelles sont les applications de votre procédé ?

Ces pièces imprimées peuvent être utilisées dans de nombreux domaines, comme celui de la microfluidique, la microrobotique, les dispositifs médicaux, la biologie cellulaire, ainsi que la microoptique. Dans ce dernier domaine, nous sommes capables d’imprimer puis de coller une lentille ou un miroir au bout d’une fibre optique qui ne fait que 125 microns de diamètre. Ce procédé, qui est impossible à réaliser à l’aide de techniques classiques, permet d’améliorer les performances d’injection ou de récupération de signaux pour des applications dans les domaines de la télécommunication et de la micro-endoscopie.

Notre technologie permet aussi de fabriquer des métamatériaux, afin d’apporter de nouvelles propriétés à des matériaux classiques. Nous venons modifier la structure de la surface d’un plastique, pour créer un nouveau relief qui ne fait que quelques microns. Ce procédé permet par exemple de rendre étanche le plastique à l’eau, au gaz, et à l’huile, ou de le rendre capable de réfléchir avec plus ou moins d’intensité des ultrasons. En fonction de la nouvelle forme du relief créé, il est également possible de changer le comportement du matériau à la polarisation de la lumière.

Quel est le modèle économique de votre entreprise et à quelle concurrence faites-vous face ?

Nous fabriquons nos machines et les vendons à des chercheurs travaillant dans des laboratoires universitaires ou privés. Il s’agit d’un outil de laboratoire et ces chercheurs mènent ensuite des travaux de recherche pour transférer notre technologie vers des applications industrielles. Par exemple, certains d’entre eux ont un savoir dans le domaine de la microfluidique et tentent de créer des dispositifs pour mettre au point de nouveaux médicaments ou pour traiter des maladies. Une fois que leur recherche aura abouti, nous les accompagnerons vers cette industrialisation en leur fournissant des machines spécifiques à leur segment de marché.

Pour l’instant, nous ne sommes que deux entreprises dans le monde à maîtriser la technique de micro-impression 3D, l’autre société est située en Allemagne et s’appelle Nanoscribe. D’autres concurrents apparaissent, mais nous ne les voyons pas encore chez nos clients, et nous ne savons pas exactement où ils en sont dans le développement de leur produit.

À quel stade de développement se trouve votre projet ?

Notre entreprise compte une vingtaine de salariés, et toutes nos machines sont assemblées à la main, à la manière d’un artisanat high-tech. Elles font ensuite l’objet d’une calibration, puis nous expédions nos produits chez nos clients, et nous les aidons à régler la machine et les formons à son utilisation. Nous vendons nos imprimantes partout dans le monde, c’est-à-dire en Chine, en Inde, à Taïwan, à Singapour, en Corée du Sud, dans toute l’Europe et l’Amérique de nord, et même en Jordanie. Aujourd’hui, 75% de notre chiffre d’affaires est réalisé à l’export.

Étant donné que le champ d’application de notre technologie est très vaste, nous poursuivons notre travail de R&D en adaptant notre machine à chaque segment de marché, à la fois sur la partie hardware et software. Nous préparons également une nouvelle génération de machines en vue d’imprimer des pièces à l’échelle industrielle. L’un de nos axes de travail concerne la vitesse d’impression. En fonction de la taille et de la complexité de la pièce à fabriquer, la durée d’impression varie pour l’instant de quelques minutes à une journée. Si pour un chercheur, ce temps de fabrication est acceptable, pour un industriel, il ne l’est pas.