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Financé au titre de: FP6-IST

Success stories de projets - Des circuits extensibles pour la mode… et bien plus

Les vêtements intelligents sont très prometteurs; capables, par exemple, de communiquer vos émotions ou de surveiller votre état de santé où que vous soyez, ils présentent un inconvénient majeur… on a souvent l'air de porter de petits ordinateurs en guise de vêtements. Et si l'on pouvait porter des circuits imprimés extensibles, perméables à l'air et même lavables? Un groupe de chercheurs européens a voulu démontrer que c'était possible.
Success stories de projets - Des circuits extensibles pour la mode… et bien plus
Des vestes réellement imperméables qui repoussent l'eau. Des pantalons faits à partir de bouteilles plastiques recyclées. Des vêtements qui changent de couleur selon vos émotions. Tout cela peut paraître étrange, mais la science et la technologie n'ont pas leur pareil pour rendre passionnants des gestes quotidiens comme s'habiller ou allumer la lumière.

C'est le cas du projet Stella («Stretchable electronics for large area applications»), co-financé par la Commission européenne. Ce projet a conçu de nouveaux processus, technologies et utilisations pour les circuits imprimés électroniques. Mais avant tout, il s'est libéré d'une contrainte majeure, liée à la notion qu'un circuit imprimé doit reposer sur une «carte», et donc être rigide.

Les partenaires ont mis au point des circuits imprimés extensibles (SCB - stretchable copper boards) dont les pistes de cuivre en «méandres» sont stratifiées par une fine couche de plastique souple (polyuréthane thermoplastique). On peut ainsi appliquer des systèmes électroniques sur des textiles, aussi simplement qu'en posant un autocollant sur un T-shirt. Les SCB se distinguent par le fait qu'ils peuvent aussi bien servir de substrat en microélectronique qu'être intégrés aux textiles.

La TU Berlin, un partenaire du projet Stella, a démontré la faisabilité du concept en fabriquant KLight, une «robe interactive» utilisant des SCB pour détecter les mouvements du corps et allumer et éteindre des lumières intégrées au tissu.

Cette robe a remporté le prix de l'innovation Avantex lors du salon Techtextile 2009. Le Dr Christopher Klatt, directeur du département Physique et simulation de Freudenberg Research et coordinateur du projet Stella a déclaré: «Aujourd'hui, il ne suffit plus de concevoir des technologies extraordinaires et de prouver leur viabilité. Pour convaincre le marché, il faut ajouter une touche de glamour et de publicité au travail professionnel sur la fiabilité.»

Plus que glamour

Le Dr Klatt a peut-être raison, mais le projet Stella ne s'est pas limité au glamour. Il s'est surtout intéressé à des utilisations pratiques et critiques dans le secteur médical et l'automobile. Les technologies mises au point ont réellement permis de résoudre des problèmes d'actualité. Par exemple, les pansements Urgo brevetés utilisent les SCB de Stella pour contrôler la pression exercée par des pansements compressifs. Il est important d'obtenir précisément la pression voulue pour optimiser les soins et soulager au maximum la douleur, en particulier pour des maladies chroniques, comme pour éviter tout problème veineux ou lymphatique. Souple et confortable, le pansement Urgo s'intègre parfaitement au bandage pour surveiller la pression appliquée. Cette invention simple mais révolutionnaire dispose d'un fort potentiel commercial. Elle est en cours d'évaluation interne en vue d'être utilisée pour de nouveaux produits de type Urgo.

Philips Applied Technologies a également fait bon usage de la technologie SCB. Avec les partenaires de la TU-Berlin et Quality Products Int (QPI), la société a créé un dispositif sans fil et extensible qui surveille l'activité corporelle, qui se porte aisément grâce à une bande Velcro® ajustable. Ce produit présente un important potentiel commercial dans le secteur des sports, de la santé et du bien-être.

«Les capteurs forment un réseau recouvrant une zone du corps, et ils sont intégrés dans des matériaux élastiques et doux qui assurent… une surveillance améliorée, la détection et l'avertissement précoce, et un meilleur confort», soulignent les participants du projet.

Le projet Stella s'est également intéressé à de nouveaux domaines de la santé, avec un appareil miniaturisé pour semelle intérieure, conçu pour les diabétiques qui sont de plus en plus nombreux en Europe. Un diabète non contrôlé peut endommager les nerfs et poser des problèmes de circulation qui font que le patient ne ressent plus la chaleur, le froid ou la douleur. Les muscles des pieds peuvent également être touchés et conduire à des difficultés de locomotion, des ulcères, la gangrène et la perte potentielle d'un membre (environ 40 000 amputations de pieds ont encore lieu chaque année en Europe).

Freudenberg, un partenaire du projet Stella, a mis au point avec le spécialiste du caoutchouc nora systems un capteur de pression à trois points qui se glisse dans la chaussure sans occasionner de gêne. Le dispositif de surveillance Stella vient au secours des diabétiques qui ne ressentent plus la douleur ni le début d'un problème aux pieds, détectant à leur place d'infimes changements, y compris le vieillissement de la semelle intérieure elle-même. Les tests ont montré que le SCB résiste aux contraintes et à la transpiration à l'intérieur des chaussures.

Les bébés et les voitures aussi

Les chercheurs d'IMEC et Verhaert qui travaillent au projet Stella se sont intéressés à la santé des bébés. Ils ont intégré dans un tissu léger un appareil de surveillance de la respiration, qui peut être fixé au pyjama du bébé pour mesurer le mouvement de sa poitrine et de son abdomen avec plus d'efficacité que les technologies actuelles.

Les capteurs intégrés réalisés par le projet Stella en technologie SCB devraient être moins chers, plus résistants et plus sensibles aux mouvements respiratoires (enregistrements du soulèvement de la poitrine et de l'abdomen) que les technologies de pointe actuelles.

Le projet Stella vise également le marché à très fort potentiel des solutions intelligentes pour automobiles. Il a mis au point un démonstrateur spécial prouvant qu'il est possible de créer des circuits électroniques souples adaptés aux besoins croissants des constructeurs automobiles en matière de «chauffages intégrés de surface» légers et à faible consommation. L'équipe a commencé par fabriquer des plans de circuits imprimés et extensibles, en SPB, puis leur a donné diverses formes en relief (ce qui normalement détruit des circuits classiques) pour s'adapter sur ou dans divers composants d'une automobile.

Cette preuve de concept a montré que les circuits 3D convenaient à l'éclairage intérieur des véhicules, par exemple avec des LED blanches pour la lampe de lecture et bleues pour un signal d'alarme. La technologie a résisté à des tests sévères visant à reproduire les conditions réelles d'utilisation.

«La fabrication de circuits en 3D à l'aide des processus éprouvés des circuits imprimés classiques en 2D est intéressante dans de nombreuses utilisations et pas seulement pour le secteur automobile», déclare le Dr Klatt. «Au vu des réactions du marché, nous avons bon espoir que la technologie SPB sera utilisée dans de nombreux produits commercialisables.»

Création de société et projet de suivi

Convaincus du potentiel commercial de leurs travaux, plusieurs membres de l'équipe de Fraunhofer IZM ont créé la société Stretchable Circuits, en vue de «réaliser des concepts de produits innovants basés sur les technologies de circuit textile et extensible».

Plusieurs partenaires de Stella participeront également au projet de suivi nommé PLACE-IT («Platform for large area conformable electronics by integration»). Ce projet compte mettre en place une plateforme industrielle permettant d'intégrer un système optoélectronique mince, léger et souple à divers produits et systèmes corporels.

Imaginez par exemple que l'on puisse concevoir une lampe de n'importe quelle forme, voire l'intégrer à son environnement, ou encore des rideaux qui émettent de la lumière pour simuler le jour. Ces solutions d'éclairage, qui utilisent des LED à rendement élevé ou des OLED, pourraient être bientôt une réalité grâce aux substrats souples mis au point par des chercheurs européens.

«Ce projet est une réussite, nous en sommes très fiers», souligne le Dr Klatt. «Les systèmes de démonstration sont prêts et les premiers produits se profilent à l'horizon.»

Le «projet intégré» Stella a reçu 7 millions d'euros via le domaine thématique Technologies de la société de l'information du sixième programme-cadre (6e PC). Le projet s'est achevé en 2010, mais les partenaires continuent de communiquer les résultats obtenus dans le cadre de manifestations telles que Flex-Stretch-Workshop III, prévue pour novembre 2011.

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