Skip to main content

3D printed micro- and nano-optics for future integrated vision and endoscopy systems

Article Category

Article available in the folowing languages:

L’impression 3D ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine des capteurs

La possibilité d’imprimer de minuscules capteurs optiques pourrait transformer les techniques d’imagerie médicale et la conception des automobiles.

Santé

L’impression 3D, où le matériau est ajouté couche par couche, permet d’obtenir des formes géométriques complexes rapidement et efficacement. Les capteurs optiques sont un domaine technologique où cette méthode industrielle présente un énorme potentiel. «De nos jours, les capteurs optiques sont omniprésents», explique Harald Giessen, coordinateur du projet 3DPRINTEDOPTICS et professeur de physique expérimentale à l’université de Stuttgart en Allemagne. «On les trouve dans les caméras des smartphones, les voitures et les appareils d’imagerie médicale tels que les endoscopes.» Cependant, la taille reste un facteur limitant pour toutes ces applications. La fabrication de capteurs micro‑optiques efficaces de taille nettement inférieure à 1 mm s’est avérée complexe à réaliser sans sacrifier leurs performances. C’est là que l’impression 3D entre en jeu. «Nous avons inventé l’impression 3D pour la micro‑ et nano‑optique à très petite échelle au cours d’un précédent projet financé par l’UE», ajoute Harald Giessen. «Cela a très bien fonctionné. Lorsque nos résultats ont commencé à attirer l’attention, nous avons commencé à réfléchir à la possibilité d’appliquer cette technologie à l’industrie et de fonder une jeune entreprise.» Telle était l’inspiration à l’origine du projet 3DPRINTEDOPTICS. Harald Giessen et son équipe se sont concentrés sur le perfectionnement de leur processus de production consistant à créer des prototypes micro‑optiques flexibles d’une taille inférieure au millimètre. Pour ce faire, ils dirigent avec précision un laser pour façonner de minuscules structures complexes. Les capteurs micro‑optiques finis, qui peuvent être plusieurs fois plus petits que la tête d’une allumette, peuvent ensuite être placés à l’extrémité d’une fibre optique ou d’un capteur d’image.

Identifier la demande de l’industrie

Les fabricants d’équipements médicaux constituent l’un des principaux utilisateurs finaux potentiels. «Nous sommes en fait capables d’imprimer des capteurs micro‑optiques directement sur des fibres optiques», explique Harald Giessen. «C’est idéal pour l’imagerie médicale. Ces fibres optiques peuvent ensuite être envoyées dans de minuscules vaisseaux. Les dentistes pourraient utiliser ces capteurs micro‑optiques pour examiner les canaux radiculaires, par exemple.» Parmi les autres utilisations médicales potentielles, citons la prise d’images à l’intérieur de l’utérus ou l’examen de la structure interne des vaisseaux, de l’oreille interne ou des intestins de la manière la moins invasive possible. Le potentiel de la micro‑optique ne se limite pas au domaine des dispositifs médicaux. Les voitures de nouvelle génération sont équipées de près de 60 capteurs optiques, et ce nombre ne peut qu’augmenter. «Les rétroviseurs seront, un jour, probablement remplacés par des caméras, tandis que les voitures autonomes ont besoin de caméras capables de vérifier leur environnement», ajoute‑t‑il. «En même temps, on ne voudrait pas d’une voiture recouverte de toutes sortes de capteurs. L’avantage de ces capteurs micro‑optiques est que l’on peut en placer un grand nombre, chacun avec un objectif différent, sur une seule puce. Certains peuvent présenter des surfaces fortement incurvées, idéales pour capturer les environs, par exemple.»

L’optique de nouvelle génération

Le succès du projet a permis à Harald Giessen et à ses collègues de lancer une société dérivée appelée PrintOptics GmbH. Actuellement, cette jeune entreprise développe des prototypes de produits pour des entreprises d’imagerie médicale et d’automobile, en Europe et à l’étranger. «Ces entreprises effectuent actuellement des tests», fait‑il remarquer. «Elles examinent des questions telles que l’efficacité, la réutilisation et, dans le cas de l’imagerie médicale, les questions de sécurité.» Harald Giessen estime que cette jeune entreprise pourra à terme proposer des services allant du conseil à la conception sur mesure et à la fabrication de prototypes et de petites séries. L’entreprise envisage déjà de s’étendre pour répondre à la demande potentielle. Pour ce qui est de l’avenir, Harald Giessen entrevoit partout des opportunités pour la micro‑optique. «L’optique de nouvelle génération pourrait inclure de minuscules capteurs optiques dans vos lunettes, offrant une réalité augmentée et virtuelle. Cela pourrait vous aider à trouver votre chemin ou vous permettre de tenir des conférences téléphoniques en voyant vos autres interlocuteurs sous forme holographique», explique‑t‑il.

Mots‑clés

3DPRINTEDOPTICS, 3D, optique, capteurs, micro‑optique, laser, médical, imagerie

Découvrir d’autres articles du même domaine d’application