![\"fabrication-de-micro-engrenages-par-photolithographie-et-croissance-galvanique\"](\"https:\/\/mimotec-19e5d.kxcdn.com\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/micro-gear-electroforming-flow-1024x245.jpg\")
<\/p>\nDe nombreux domaines d\u2019applications et produits sur le march\u00e9 tendent \u00e0 se miniaturiser.<\/p>\n
Cette tendance impose aux industriels de repousser les limites de leurs m\u00e9thodes de fabrication en redoublant d\u2019ing\u00e9niosit\u00e9 dans le d\u00e9veloppement de nouvelles technologies.<\/p>\n
Pour la fabrication de micro-engrenages, les m\u00e9thodes les plus connues sont le d\u00e9colletage, l\u2019\u00e9tampage, le fraisage ainsi que la d\u00e9coupe laser et l\u2019\u00e9lectro\u00e9rosion \u00e0 fil.<\/p>\n
Il existe une technologie moins connue des secteurs industriels, qui a fait ses preuves depuis plus de 20 ans dans l\u2019horlogerie. Il s\u2019agit d\u2019une m\u00e9thode de fabrication additive de tr\u00e8s grande pr\u00e9cision nomm\u00e9e UV-LIGA (ou \u00e9lectroformage).<\/p>\n
D\u00e9couvrez dans cet article comment les concepteurs de mouvements horlogers se sont appropri\u00e9 cette technologie pour r\u00e9inventer les fondamentaux microm\u00e9caniques.<\/p>\n
Invent\u00e9e dans les ann\u00e9es 1980, la technologie UV-LIGA est la pr\u00e9curseure de l\u2019impression 3D.<\/p>\n
Le proc\u00e9d\u00e9 commence par des op\u00e9rations de photolithographie permettant de structurer une r\u00e9sine SU-8 sensible aux UV. Ce proc\u00e9d\u00e9 est combin\u00e9 \u00e0 la croissance galvanique \u00e9paisse sur un substrat en silicium. S\u2019en suivent des op\u00e9rations m\u00e9caniques de mise en \u00e9paisseur des composants se trouvant encore sur le wafer. Le substrat en silicium est dissout dans une solution chimique et la r\u00e9sine \u00e9limin\u00e9e dans un four plasma sous vide, ce qui lib\u00e8re les pi\u00e8ces qui sont pr\u00eates \u00e0 l\u2019emploi.<\/p>\n
Flux de production:<\/p>\n
<\/p>\n
Photolithographie\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 D\u00e9veloppement\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Croissance galvanique\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Produit fini<\/p>\n
La libert\u00e9 de design du proc\u00e9d\u00e9 UV-LIGA<\/a> permet la r\u00e9alisation d\u2019une grande vari\u00e9t\u00e9 de dentures et de tailles diff\u00e9rentes pour toutes sortes de micro-engrenages<\/a>. L\u2019exemple ci-dessous illustre parfaitement comment les concepteurs horlogers ont su tirer la quintessence de notre m\u00e9thode de fabrication.<\/p>\n Les engrenages \u00e0 rattrapage de jeu (engrenages sans \u00e9bat) plus commun\u00e9ment appel\u00e9s \u00e0 dents fendues, ont fait leur premi\u00e8re apparition dans l\u2019horlogerie au d\u00e9but des ann\u00e9es 2000. En 2002, la soci\u00e9t\u00e9 Agenhor SA imagine une forme de denture fendue qui a pour but d\u2019\u00e9liminer les \u00e9bats n\u00e9cessaires au bon fonctionnement des engrenages traditionnels.<\/p>\n Cette forme consiste en une dent asym\u00e9trique compos\u00e9e d\u2019une partie rigide ayant pour fonction de transmettre les forces et d\u2019une deuxi\u00e8me partie flexible pour rattraper les \u00e9bats. Les b\u00e9n\u00e9fices apport\u00e9s par l\u2019application de cette solution ont \u00e9t\u00e9 tels que l\u2019utilisation de ces nouvelles dentures n\u2019a cess\u00e9 de cro\u00eetre au cours de ces vingt derni\u00e8res ann\u00e9es.<\/p>\n La fabrication de ces dispositifs a \u00e9t\u00e9 rendue possible gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019utilisation de proc\u00e9d\u00e9s d\u00e9riv\u00e9s de la micro\u00e9lectronique et d\u2019une tech\u00adnologie additive de m\u00e9tal commun\u00e9ment appel\u00e9e \u00e9lectroformage.<\/p>\n M\u00eame si pour l\u2019instant les applications du LIGA sont majoritairement utilis\u00e9es dans l\u2019horlogerie, elles peuvent \u00eatre d\u2019un int\u00e9r\u00eat significatif dans des domaines qui n\u00e9cessitent des entra\u00eenements avec micro r\u00e9ducteurs sans jeu. La possibilit\u00e9 d\u2019utiliser des engrenages \u00e0 dents flexibles (anti-backlash gear) va permettre un positionnement plus pr\u00e9cis qu\u2019avec des engrenages classiques. On peut imaginer \u00e9galement des entra\u00eenements \u00e0 cr\u00e9maill\u00e8re sans jeu.<\/p>\n Dans le cas o\u00f9 les entra\u00eenements devraient \u00eatre \u00e0 inertie r\u00e9duite pour permettre de fortes acc\u00e9l\u00e9rations, les possibilit\u00e9s quasi illimit\u00e9es d\u2019ajourage des pi\u00e8ces LIGA sont un atout suppl\u00e9mentaire significatif par rapport aux techniques traditionnelles.<\/p>\n Quelques exemples :<\/p>\n L\u2019exemple ci-dessous illustre les possibilit\u00e9s de l\u2019\u00e9lectroformage. Il s\u2019agit d\u2019indexer une came sur une roue dent\u00e9e, ce qui g\u00e9n\u00e9ralement implique la fabrication de deux composants qui doivent ensuite \u00eatre assembl\u00e9s. La technologie UV-LIGA a l\u2019avantage de pouvoir structurer une empreinte \u00e0 multi-niveaux (le n\u00e9gatif de la pi\u00e8ce \u00e0 r\u00e9aliser) et, par \u00e9lectroformage, produire un composant monobloc. Ainsi, la came sera parfaitement index\u00e9e par rapport \u00e0 la roue dent\u00e9e sans aucun assemblage.<\/p>\n Ce principe peut \u00eatre appliqu\u00e9 \u00e0 d\u2019autres types de composants tels qu\u2019un r\u00e2teau \u00e0 rattrapage de jeu coupl\u00e9 \u00e0 un ressort et \u00e0 un frotteur utilis\u00e9 dans des affichages r\u00e9trogrades (Ex.\u00a0: remise \u00e0 z\u00e9ro d\u2019une aiguille de chronographe).<\/p>\n Les 2 exemples ci-dessus ne sont que \u00ab\u00a0la pointe de l\u2019iceberg\u00a0\u00bb des applications ou produits r\u00e9alisables par notre technologie. Il y a bien d\u2019autres exemples de composants avec une fonction de transmission tels que\u00a0:<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Engrenage non-circulaire (elliptique, rectangulaire, \u2026)<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Roue \u00e0 moyeu \u00e9lastique<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Cr\u00e9maill\u00e8re lin\u00e9aire<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Micro-r\u00e9ducteur<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Diff\u00e9rentiel<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Micro-pompe<\/p>\n La technologie UV-LIGA offre de nombreux avantages techniques comme illustr\u00e9s par les quelques exemples de micro-engrenages.<\/p>\n L\u2019un de ces avantages est clairement la libert\u00e9 de design<\/strong> qu\u2019offre la technologie o\u00f9 la seule limite est votre imagination. Id\u00e9al dans la miniaturisation de composants, elle permet la r\u00e9alisation de structure d\u2019une finesse incomparable.<\/p>\n Le second avantage et non des moindres, la pr\u00e9cisio<\/strong>n des composants issus de notre technique de fabrication. Gr\u00e2ce au proc\u00e9d\u00e9 photolithographique, une r\u00e9plication parfaite du profil th\u00e9orique dans l\u2019empreinte de la r\u00e9sine SU-8 permet une pr\u00e9cision microm\u00e9trique du composant final.<\/p>\n Ce qui signifie \u00e9galement que les composants issus de notre proc\u00e9d\u00e9 seront rigoureusement identiques de la phase prototype \u00e0 la s\u00e9rie. Ainsi aucune phase de revalidation<\/strong> n\u2019est n\u00e9cessaire.<\/p>\n Les micro-engrenages n\u00e9cessite un coefficient de frottement qui doit \u00eatre le plus faible possible. Plusieurs crit\u00e8res influent sur le rendement d\u2019un engr\u00e8nement et l\u2019un de ces crit\u00e8res est la qualit\u00e9 d\u2019\u00e9tat de surface<\/strong> des zones de frottement. Avec une rugosit\u00e9 mesur\u00e9e (Ra) apr\u00e8s la lib\u00e9ration des pi\u00e8ces du substrat, celle-ci se situe entre 15-20nm sans aucune tribofinition.<\/p>\n Propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques des mat\u00e9riaux<\/strong><\/p>\n Si cette technologie permet de produire des petites s\u00e9ries, elle est \u00e9galement comp\u00e9titive pour des volumes d\u2019un million de composants par an.<\/p>\n Les prix s\u2019articulent sur deux axes\u00a0:<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 D\u2019une part pour les frais d\u2019investissement (photomasque)<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 D\u2019autre part pour le prix unitaire des composants<\/p>\n Ce dernier est principalement dict\u00e9 par 4 facteurs\u00a0qui sont :<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 La surface en mm2 du composant<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Le nombre de niveau que compte la pi\u00e8ce<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 La mati\u00e8re<\/p>\n \u00b7\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Les quantit\u00e9s (prototypes ou s\u00e9ries)<\/p>\n Plus la pi\u00e8ce sera petite et plus le prix sera avantageux<\/strong><\/p>\n La vari\u00e9t\u00e9 de composants r\u00e9alisables par la technologie UV-LIGA est bien plus vaste que les micro-engrenages.<\/p>\n Par ces quelques exemples, nous vous partageons un savoir-faire horloger de plus de 20 ans qui pourrait \u00e9galement s\u2019appliquer dans d\u2019autres secteurs d\u2019activit\u00e9s tel que les micro-entrainements.<\/p>\n Soumettez-nous vos projets pour une analyse d\u00e9taill\u00e9e de faisabilit\u00e9.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" De nombreux domaines d\u2019applications et produits sur le march\u00e9 tendent \u00e0 se miniaturiser. 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<\/p>\n\n
Transmission multifonctions<\/h3>\n
![\"came-et-roue-dent\u00e9e-monobloc\"](\"https:\/\/mimotec-19e5d.kxcdn.com\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/mimotec-one-piece-gear-wheel-cam-combined-300x300.jpg\")
<\/p>\n![\"chronograph-hand-with-backlash-gear\"](\"https:\/\/mimotec-19e5d.kxcdn.com\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/chronograph-hand-with-backlash-gear-300x210.jpg\")
<\/p>\nAvantages du LIGA<\/h2>\n
![\"proprietes-mecaniques-des-materiaux-standard-Ni-alloys\"](\"https:\/\/mimotec-19e5d.kxcdn.com\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/proprietes-mecaniques-des-materiaux-standard-Ni-alloys-1-1024x339.jpg\")
![\"proprietes-mecanique-des-materiaux-high-elasticity\"](\"https:\/\/mimotec-19e5d.kxcdn.com\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/proprietes-mecanique-des-materiaux-high-elasticity-1-1024x336.jpg\")
<\/p>\nAspect \u00e9conomique<\/h3>\n
Conclusion<\/h3>\n