À un cheveu près

Tobias Lacroix, responsable du département de micro-injection, est entièrement satisfait de la nouvelle machine d'injection entièrement électrique IntElect de Sumitomo (SHI) Demag : « La pièce doit être extrêmement précise pour accueillir le design fonctionnel fluide du test rapide. Seule une pièce de haute précision peut garantir un résultat fiable à 100 % – et cette machine le permet. » (Photo : Sumitomo (SHI) Demag) / Tobias Lacroix, responsable de l'injection de micro-moulage, est plus que satisfait de sa nouvelle machine d'injection électrique IntElect de Sumitomo (SHI) Demag : « La pièce doit être extrêmement précise pour accueillir le design fonctionnel fluide du test rapide. Seule une pièce de haute précision peut garantir un résultat fiable à 100 % – et cette machine le permet. » (Photo de Sumitomo (SHI) Demag)

Le robot à bras articulé à six axes retire les composants de test finis du moule à quatre cavités et les place ensuite sur un petit chargeur. (Photo : Sumitomo (SHI) Demag) / The six-axis articulated arm robot removes the finished test components from the 4-cavity mould and places them onto a small load carrier. (Photo by Sumitomo (SHI) Demag)

Une fois que le support de charge est complètement rempli, il est transporté par un tapis roulant vers la salle d'assemblage. L'ensemble du processus se déroule dans un environnement entièrement fermé : la poussière et autres contaminations sont exclues. (Photo : Sumitomo (SHI) Demag)

Pendant la production, la vue est autorisée uniquement à travers la vitre. Les conditions de salle blanche de classe 7 – de la machine d'injection à l'automatisation en passant par l'assemblage – interdisent tout contact rapproché. (Photo : Sumitomo (SHI) Demag) / Pendant la production active, le processus ne peut être surveillé qu'à travers une vitre en verre. Dans des conditions de salle blanche de classe 7, la machine d'injection, l'équipement d'automatisation et l'assemblage ne doivent pas entrer en contact étroit avec l'opérateur. (Photo par Sumitomo (SHI) Demag)

À intervalles réguliers, l'opérateur de machine prélève des composants de test rapide, qui sont retirés du processus de production via le tiroir de contrôle qualité. Ces composants sont minutieusement inspectés par des experts dans le laboratoire d'essais interne. (Photo : Sumitomo (SHI) Demag)

Ici, il est obligatoire de porter un « port du masque » : le personnel assemble et emballe dans des conditions de salle blanche de classe 7 – aucune mèche de cheveux ou poussière ne doit contaminer les produits finis. (Photo : thinXXS) / Dans cette zone, il est obligatoire de porter un masque : les employés assemblent et emballent sous des conditions de salle blanche de classe 7 – les produits doivent rester exempts de contamination par des cheveux ou de la poussière. (Photo par thinXXS)

Ce qui ressemble à une œuvre du musée d'art moderne montre en réalité les canaux et structures délicats d'un test rapide jetable – nettement agrandis. (Photo : thinXXS) / Ce n'est pas une œuvre d'art moderne mais une image agrandie des canaux et structures délicats d'un test rapide jetable. (Photo par thinXXS)

Les microstructures, qui ne sont plus visibles à l'œil nu, sortent de chaque injection lors du moulage par injection. Chaque pièce est presque un clone de la précédente. (Photo : thinXXS) / Ces microstructures complexes sont si délicates qu'elles ne sont plus visibles à l'œil nu. La machine de moulage par injection produit ces structures à chaque tir. Elles sont pratiquement identiques : chaque pièce est presque un clone de celle produite auparavant. (Photo par thinXXS)

« Nous sommes toujours performants lorsque la précision est essentielle. Nous montrons à nos clients le chemin, du premier concept de fabrication jusqu'à une production en série économique », résume le directeur Dieter Cronauer, les points forts de thinXXS. (Photo : thinXXS) / « Nous excellons lorsque la haute précision est requise. Nous accompagnons nos clients du concept initial de fabrication jusqu'à une production à grande échelle rentable », résume Dieter Cronauer, membre du conseil d'administration, les points forts de thinXXS. (Photo de thinXXS)

Minuscule, filigran, précis – c’est dans ces catégories que pensent les employés de la thinXXS Microtechnology AG à Zweibrücken. L’entreprise fabrique notamment des tests rapides à usage unique pour le diagnostic médical. Les clients sont des fabricants de produits pharmaceutiques et de diagnostics, qui développent par exemple des méthodes de détection pour les infections bactériennes ou les cellules cancéreuses dans le sang. Afin de faciliter le passage du laboratoire vers les hôpitaux et les cabinets médicaux, ces méthodes doivent être commercialisées sous forme de tests rapides faciles à utiliser. C’est ici que la forge de la microtechnologie, proche de la frontière française, entre en scène.

Créée en 2001 en tant que spin-off du département de moulage par injection de l’Institut de microtechnologie de Mayence, l’entreprise a démarré avec 13 employés et s’est immédiatement spécialisée, selon le directeur Dieter Cronauer, dans le segment où elle était à l’aise : « Nous nous sommes toujours consacrés à la micro-injection et à l’assemblage, c’est là notre savoir-faire. En fabrication d’outils et de moules, nous avons une particularité unique. Nos clients le savent, et c’est pourquoi même des entreprises de Californie viennent chez nous à Zweibrücken. » Aujourd’hui, thinXXS emploie 75 personnes. La ligne de moulage, d’assemblage, de logistique et d’emballage occupe une halle de 350 m², la demande pour les plaquettes est forte. 90 % des clients viennent d’Europe et d’Amérique du Nord, parmi eux Daktari Diagnostics et Emerald BioSystems des États-Unis, DST Diagnostische Systeme & Technologien GmbH d’Allemagne, ainsi que Trinean de Belgique. « Nous sommes excellents lorsque la précision est essentielle. Nous montrons à nos clients le chemin depuis le premier concept de fabrication jusqu’à la production en série à faible coût des produits. Car nos clients investissent des millions dans le développement du diagnostic et ont besoin, au final, de marges élevées pour que leurs investissements soient rentables », décrit Cronauer son activité.

Indispensable : une précision maximale

Le cœur de Zweibrücken est la ligne de moulage par injection. La propre fabrication d’outils en interne crée des moules avec des canaux et des structures au micromètre près. De ces moules sortent des pièces macro avec des zones microstructurées, par exemple de la taille d’une carte de crédit. Des fraiseuses de précision ultrafine créent à partir des dessins des concepteurs les microstructures dans les outils. L’œil nu ne distingue plus la finesse des géométries dans leur diversité.

Dans le diagnostic, il s’agit toujours de quantités minuscules. Une goutte de sang suffit pour déterminer en quelques minutes si le patient est infecté, et dans quelle mesure. Le sang et la substance intégrée dans le réservoir du test rapide se mélangent et affichent rapidement le résultat dans une unité d’évaluation séparée – un peu comme un test de grossesse. Les canaux de la pièce en plastique contenant le test doivent faire circuler à vitesse définie des quantités précises de liquide. La difficulté, explique Tobias Lacroix, responsable du département de micro-moulage par injection : « La précision maximale de la pièce est cruciale pour garantir la conception fonctionnelle fluidique du test rapide et, par conséquent, un résultat parfaitement fiable. Il s’agit de dimensions inférieures à la largeur d’un cheveu, avec une géométrie très exigeante. »

Il est évident qu’un tel composant de haute technologie, avec sa microstructure, doit également respecter les exigences de la machine de moulage par injection. Chaque particule de poussière dans le processus de production serait une catastrophe pour thinXXS. Le processus entier se déroule donc en salle blanche. La machine de moulage pour le test rapide bactérien provient de Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH à Schwaig. Elle se trouve dans une salle blanche de classe 8, avec un caisson supplémentaire autour de la machine, y compris toute l’automatisation, garantissant les conditions de salle blanche de classe 7. Il s’agit d’une machine de moulage entièrement électrique, du type IntElect 100-180, livrée par Sumitomo (SHI) Demag en tant qu’entrepreneur général, avec système de manipulation et automatisation.

Tolérances des pièces en micromètres

Avec trois outils différents à quatre empreintes, la machine produit les composants que les employés assembleront pour constituer le test rapide à usage unique. Avec un poids de shot d’environ 12 g, la machine fabrique les éléments de test pesant 2,7 g en cycle de trois couches. Deux des ensembles sont en PMMA naturel, le troisième en polypropylène teinté en bleu. « Ce qui a été déterminant pour nous, c’est que nous pouvons obtenir avec la machine de moulage par injection des précisions d’image extrêmes et une reproductibilité avec des tolérances de pièces au micromètre. De plus, nous avions besoin d’un système d’automatisation qui guide directement les pièces finies vers l’assemblage, également en salle blanche de classe 7. Nous avons choisi Sumitomo (SHI) Demag parce que leur concept nous a convaincus, la promesse de livraison dans un délai serré, le rapport qualité-prix, et nos expériences positives avec une autre machine de Sumitomo (SHI) Demag. La maintenance technique par le service après-vente est vraiment excellente », explique Lacroix.

Derrière des portes closes

Le granulé séché arrive via un système de convoyage et de dosage dans l’unité de plastification de l’IntElect. L’outil côté client est chauffé à environ 90 °C à l’aide d’eau. La machine est reliée à la machine de moulage par injection via une interface CAN Bus. Avec un rapport L/D de 20 et une force de fermeture de 1000 kN, l’IntElect produit en cycles de 16 secondes les éléments de test rapide. La barrière anti-retour activeLock garantit qu’aucune fusion ne peut revenir dans la vis dès le début de la phase d’injection. Pour des pièces comme celles-ci, la précision élevée et la constance du processus sont essentielles pour respecter les tolérances strictes.

Un robot articulé à six axes de Stäubli prélève les composants finis dans l’outil et les dépose dans un petit conteneur de réception (KLT). Dès que le conteneur est plein, il se déplace vers la ligne de convoyage pour rejoindre la zone d’assemblage suivante. La zone de prélèvement, y compris le système de convoyage, est entièrement cloisonnée. Pour la vérification régulière de la qualité des pièces médicales, l’opérateur de contrôle utilise un bouton de demande qui active le tiroir de contrôle qualité. L’employé insère alors le tiroir dans la machine, le robot dépose la charge à vérifier, permettant à l’équipe de contrôle de l’examiner et de la rejeter si nécessaire. Des capteurs surveillent si le tiroir est en place dans la zone de dépôt, ainsi que la station de dépose, la ligne de convoyage, la pince du robot et le prélèvement des pièces dans l’outil.

Tout le processus se déroule de manière entièrement automatisée derrière des portes closes, visible uniquement à travers la vitre de la cabine en salle blanche. L’enthousiasme de Lacroix pour le fournisseur Sumitomo (SHI) Demag est sincère : « Tout le système fonctionne avec une précision et une reproductibilité absolues. Lors de la validation GMP, Sumitomo (SHI) Demag nous a énormément soutenus, tout s’est déroulé sans problème. J’ai apprécié d’avoir un interlocuteur qui s’est occupé de tous les aspects techniques et administratifs de l’ensemble de l’installation. Je suis vraiment entièrement satisfait ! »