FEMTOFUNC – Fabrication de composants à fonctionnalité de surface biomimétique par texturation au laser femtoseconde

La texturation au laser femtoseconde offre une solution innovante d’obtention d’une fonctionnalité biomimétique grâce à l’application de microtextures et de nanotextures sur la surface d’un composant, tout en garantissant une qualité de finition particulièrement élevée. Pour promouvoir cette technologie considérée comme respectueuse de l’environnement à plusiers niveaux, les secteurs industriels et les établissements d’enseignement doivent être sensibilisés et encouragés à intégrer les fonctionnalités par texturation laser dans leur champ d’activités.

Contexte

Au cours de la décennie écoulée, Sirris a accumulé des connaissances et démontré la faisabilité de de texturer les surfaces de matériaux au laser pour conférer diverses fonctionnalités aux surfaces planes bidimensionnelles, ce qui a permis de produire diverses proof of concept. Cependant, pour que la technologie parvienne à s’imposer dans l’industrie manufacturière, la recherche appliquée sur les composants 3D devient une nécessité. La Figure 1 présente quelques exemples de ces fonctionnalités.

Parallèlement, il importe de renforcer les connaissances sur la fonctionnalisation des surfaces au laser en sollicitant différents publics, notamment les professionnels de l’industrie, les étudiants et la communauté en général. Cette initiative pourrait à l’avenir favoriser le développement de nouveaux produits et de procédés de production, mais aussi encourager l’émergence d’une main-d’œuvre qualifiée dans le secteur manufacturier belge.

La technologie laser est considérée comme écologique à plusieurs niveaux :

au niveau du produit: texturation au laser n’implique aucun ajout de matériau, ce qui garantit la réutilisation sans nécessiter de processus de nettoyage chimique ;
au niveau du processus: texturation au laser s’opère sans consommer de ressources (chimiques) d’appoint et ne génère aucun déchet
consommation énergétique: par rapport aux procédés et traitements (électriques et chimiques) actuels, texturation au laser ne consomme qu’une énergie minimale.

Figure 1: functional demonstrators developed in 2D flat surfaces by Sirris through the use of femtosecond laser surface texturization

Objectifs

Le projet vise à réaliser trois démonstrateurs pour démontrer le potentiel des textures biomimétiques appliquées par laser dans le contexte de l’économie circulaire, à savoir :

L’antigivrage : assemblage d’une pale d’éolienne (ou d’une aile d’avion), un composant au profil aérodynamique, à tester contre l’accumulation de glace. La demande de surfaces antigivrantes améliorées revêt une importance critique et est liée à de plusieurs aspects importants de notre vie quotidienne. Le givrage des surfaces représente une menace non seulement pour le secteur manufacturier, mais aussi pour la sécurité humaine.
Action antibactérienne : test d’un composant de poignée de porte pour déterminer si l’adhérence des bactéries sera réduite ou si le biofilm formé sera plus facile à éliminer par rapport à un composant non texturé. La possibilité d’éviter l’usage de biocides et de produits de nettoyage grâce à la texturation antibactérienne peut avoir une incidence significative dans les secteurs alimentaire et pharmaceutique.
Réduction du frottement : choix d’un roulement de moyeu de vélo comme composant pour simuler la capacité de réduction du frottement qu’offre la texturation laser. Le frottement revêt une importance capitale en ingénierie mécanique, et l’utilisation de lubrifiants ainsi que d’enduits représente non seulement un coût supplémentaire, mais aussi une charge environnementale.
Par ailleurs, le projet vise à promouvoir la technologie de texturation laser au travers de séances inspirantes et d’événements de sensibilisation organisés dans des entreprises industrielles et des établissements de formation, ainsi qu’à créer du matériel promotionnel pour diffuser des informations relatives à cette technologie propre et relativement nouvelle

Par ailleurs, le projet vise à promouvoir la technologie de texturation laser au travers de séances inspirantes, d'événements et de webinaires en ligne.

Approche

Les trois composants seront utilisés pour déterminer si la fonctionnalité obtenue par la texturation laser équivaut ou est meilleure que les alternatives classiques, et seront développés selon la méthodologie proposée sur la Figure 2 :

Proces flow and demonstration of the demonstrators — Figure 2: process flow of the design, creation and validation of the demonstrators

Pour ce faire, des ateliers collectifs seront mis en place et intégreront des exposés ainsi que des présentations en direct des démonstrateurs pratiques. Les participants recevront une publication succincte à titre de référence.
En outre, une série d’entreprises seront contactées individuellement dans le cadre d’entretiens incitatifs, afin d’identifier les perspectives existantes dans leur gamme de produits ou leurs processus de production. Ces discussions impliqueront différentes fonctions au sein de l’entreprise, dont les ingénieurs en conception, la vente, la production, etc., de manière à faire intervenir différents points de vue.
Une campagne de promotion sera organisée et reposera sur la création de matériel de soutien, tel que des bannières, des affiches et des contenus de blogs, ainsi que sur la publication d’un recueil détaillant de façon exhaustive le potentiel de cette technologie.
La méthodologie appliquée pour parvenir à réaliser intégralement l’objectif de ce projet peut être résumée comme indiqué sur la Figure 3. Cette méthodologie a été conçue pour inspirer et orienter les industries vers l’adoption de nouvelles technologies, ainsi que pour créer des démonstrateurs tangibles et concrets qui puissent enthousiasmer les étudiants et le public en général.