Précision plutôt que galvanoplastie par immersion : nouvelle plateforme pour la modification sélective de surfaces

Jet de bureau de la société TextureJet pour le découpage par jet électrochimique (EJM) dans le cadre de la plateforme de traitement par jet électrochimique (EJP) du Fraunhofer IST. © Fraunhofer IST

Structure de surface locale créée par usinage par jet électrochimique (EJM) sur un substrat en acier inoxydable. © Fraunhofer IST

Avec une extension complète de son infrastructure de recherche, l'institut Fraunhofer pour la technologie des couches et des surfaces IST établit une nouvelle plateforme pour le traitement local des surfaces par voie électrochimique. La combinaison de procédés galvanoplastiques éprouvés avec des technologies innovantes telles que le traitement par jet électrochimique (EJP) et la robotique intelligente permet un traitement précis, efficace en ressources, de pièces complexes. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour des secteurs tels que l’électronique, la technologie de l’énergie, la médecine ainsi que l’aéronautique et l’espace.

Les revêtements galvanoplastiques sont indispensables pour de nombreuses technologies d’avenir. Ils confèrent aux composants des propriétés fonctionnelles ciblées, améliorent leur résistance et leur performance, et contribuent à une économie de ressources ainsi qu’à la réduction des émissions de CO₂ grâce à une durée d’utilisation prolongée. Dans cette optique, le Fraunhofer IST développe et affine spécifiquement les technologies de fabrication électrochimique, combinant des procédés galvanoplastiques établis avec des approches sélectives de traitement de surface.

Extension pour la prochaine génération de fabrication électrochimique

Le cœur de cette extension d’installation est la nouvelle plateforme de traitement par jet électrochimique (EJP), qui regroupe diverses méthodes électrochimiques sélectives pour le traitement local et la fonctionnalisation des surfaces. Parmi celles-ci, le traitement par jet électrochimique (EJM) pour le traitement sans contact, précis au micron, des matériaux, ainsi que le dépôt par jet électrochimique (EJD) pour l’évocation locale de couches fonctionnelles. Il est ainsi possible de structurer, lisser, réparer ou revêtir des surfaces de manière ciblée.

Contrairement aux procédés galvanoplastiques classiques, où des pièces entières sont traitées dans des bains de procédé, la plateforme EJP fonctionne avec un faisceau électrochimique mobile qui agit uniquement là où le matériau doit être traité ou des couches doivent être créées. Cela permet, à terme, de traiter de manière flexible des composants complexes ou de grande dimension. Les limitations dues aux dimensions des bains de procédé ou aux étapes de masquage/démasquage éventuelles sont éliminées. Par ailleurs, l’utilisation de produits chimiques, d’énergie et de matières premières, ainsi que la production de déchets, sont minimisées.

Gestion intelligente du processus pour des géométries complexes de pièces

La plateforme est complétée par une infrastructure moderne de robotique et d’automatisation. Outre des robots industriels de haute précision, des robots mobiles autonomes (AMR) sont utilisés pour soutenir de manière flexible la logistique des matériaux et des outils, tout en s’orientant de manière autonome dans leur environnement. Cela permet d’obtenir des processus très précis et reproductibles, adaptables à différentes géométries de pièces, et intégrables dans des chaînes de fabrication automatisées.

»Avec notre nouvelle configuration, nous combinons des procédés électrochimiques sélectifs et la robotique en un système global. Contrairement aux installations classiques, le processus s’adapte à la pièce et à ses exigences – et non l’inverse«, explique Rowena Duckstein, chercheuse à l’institut Fraunhofer IST.

Applications variées pour les secteurs de haute technologie

La nouvelle technologie d’installation est pertinente partout où une précision maximale, une flexibilité et une durabilité sont requises. Elle permet, par exemple, la fabrication de microstructures avec des taux de dépôt élevés tout en préservant le matériau, ainsi qu’un remplissage ciblé et une meilleure revêtement de micro-perçages, par exemple. Grâce au dépôt local, il est possible de se passer de gabarits et de masquages.

Regard vers l’avenir

À l’avenir, la plateforme EJP sera encore plus étroitement liée à la robotique, à la capteurique et aux procédés de commande basés sur les données. L’objectif est un système de fabrication capable d’apprendre, qui optimise en continu les processus et réduit la consommation de ressources ainsi que les rebuts. Cela permettra au Fraunhofer IST de poser les bases de concepts de fabrication adaptatifs, intégrant de manière flexible les procédés électrochimiques locaux dans des lignes de production industrielles, et d’ouvrir de nouvelles possibilités pour la microfabrication, la réparation et la fonctionnalisation de surfaces.

»Notre objectif est de faire évoluer une plateforme technologique qui non seulement répond aux exigences industrielles actuelles, mais établit activement de nouvelles normes – plus précise, plus durable et plus proche des applications que les solutions existantes«, résume Duckstein.