L’Institut Femto-ST de Besançon a développé une solution inédite pour le déplacement et le tri de toutes petites pièces. Celles-ci se déplacent par lévitation sur un microconvoyeur de construction modulaire.

Utiliser un convoyeur pour assurer le déplacement et le tri d’objets, voilà une idée en l’apparence banale. Mais à l’échelle des microsystèmes, c’est une toute autre histoire. Lorsque les dimensions des pièces à déplacer sont de l’ordre du millimètre au micron, les contraintes sont alors très spécifiques. À cette échelle, par exemple, il est impossible d’utiliser un tapis vibrant, car il pourrait déformer les pièces. Par ailleurs on ne peut pas négliger l’influence des forces de frottement statiques et dynamiques qui créent un phénomène de “stick-slip” (les pièces glissent et s’arrêtent plusieurs fois pendant le mouvement).
Un microsystème particulièrement innovant
Pour résoudre ce problème, l’Institut Femto-ST de Besançon a réalisé un microsystème particulièrement innovant. La solution, qui a obtenu une mention spéciale du jury lors du dernier salon Micronora, est basée sur une mise en lévitation des pièces à déplacer. «L’idée de départ était de réaliser un microconvoyeur de construction flexible pouvant s’adapter facilement à tous les besoins», indique Réda Yahiaoui, maître de conférences à l’institut bisontin. Le prototype réalisé est ainsi constitué de plusieurs “carrés” élémentaires que l’on peut assembler comme des briques, pour guider les pièces vers l’endroit voulu. Chaque carré comprend une matrice de 64 orifices.
A l’intérieur de chaque orifice sont gravées quatre micro-ouvertures inclinées, capables d’envoyer des jets d’air dans les quatre directions cardinales. Le flux d’air est plus ou moins important en fonction du type de pièces que l’on fait circuler. Quant à la direction du mouvement, elle est assurée grâce à une caméra qui est placée au-dessus du convoyeur.
Celle-ci détecte le déplacement des pièces et commande les différents jets d’air pour corriger la trajectoire et obtenir le mouvement voulu. Grâce à ce principe, les pièces se déplacent dans la direction que l’on souhaite et sur la longueur que l’on veut, puisqu’il est possible d’assembler autant de “briques” que nécessaire. D’autre part, les jets d’air éliminent tous les problèmes liés au contact entre les pièces et la surface sur laquelle elles circulent. Enfin «ce microsystème utilise une matrice “passive”, dans le sens où les jets d’air sont actionnés par des électrovannes situées à l’extérieur du microconvoyeur», ajoute Réda Yahiaoui. La solution est donc plus robuste qu’avec des actionneurs intégrés (dont on ne maîtriserait pas forcément la durée de vie).
Ce microconvoyeur est destiné à toutes les applications de déplacement, de positionnement et de tri à l’échelle mésoscopique. Grâce à sa technologie inédite, il facilite les opérations de micromanipulation et de micro-assemblage.
Marie-Line Zani-Demange