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Rencontre avec Avi Cohen de Nanofabrica

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Interview en anglais disponible à la suite

Nanofabrica est à la pointe du domaine de la fabrication numérique de précision. Son système industriel de microfabrication additive (fabrication additive) Tera 250 est capable d'atteindre une résolution sans précédent de l'ordre du micron avec des caractéristiques, des détails, une exactitude et une précision ultra-précis, grâce à une technologie innovante de micro-projection adaptative. Pour la première fois, l'entreprise met la puissance de la fabrication additive au service d'applications et de secteurs industriels qui exigent une haute précision et une miniaturisation.

Pouvez-vous vous présenter et présenter la société ?

Le message d'entreprise de Nanofabrica, « Nous rêvons en grand pour que nos clients puissent imprimer en petit", m'a immédiatement interpellé. L'entreprise est motivée par la passion de résoudre des défis difficiles et est guidée par son désir d'écouter ses clients et d'apprendre de leur expérience, ce qui m'a vraiment séduite et a stimulé ma décision de rejoindre l'entreprise. Rejoindre une équipe d'experts et de vétérans de l'industrie qui ont tous pour mission de transformer les entreprises grâce à l'innovation dans la fabrication de micro-pièces est très stimulant et excitant.

Et moi ? Eh bien, j'ai plus de 20 ans d'expérience dans le secteur de la fabrication additive, avant de rejoindre Nanofabrica en tant que EVP Global Sales à la fin de l'année 2020, après avoir occupé des postes de direction chez Objet, puis Stratasys et Xjet. Je dirige l'effort de vente mondial, en utilisant ma connaissance approfondie de l'ensemble de l'environnement commercial, ainsi que ma compréhension des désirs et des besoins des clients. En tant que vétéran de l'industrie, j'ai été le fer de lance de l'innovation en matière de produits et j'ai favorisé l'adoption de l'impression 3D par les clients, et je pense que chez Nanofabrica, mon expérience et mes compétences sont en parfaite synergie avec ce qui est peut-être l'un des acteurs les plus innovants et les plus avant-gardistes dans ce domaine.

Nanofabrica a développé une imprimante 3D appelée " Tera 250 ". Pouvez-vous nous la présenter et nous en donner les caractéristiques techniques ?

La Tera 250 a un volume de construction de 50x50x100 mm et une vitesse de construction de 1 mm par heure avec des épaisseurs de couche de 1-5 microns. Nous avons produit une vidéo qui montre comment la technologie fonctionne.

 

En résumé, la Tera 250 atteint la précision et la répétabilité requises pour les applications de microfabrication exigeantes grâce à une combinaison unique d'innovations matérielles, logicielles et de matériaux (expliquées dans la vidéo).

La Tera 250 est basée sur un moteur innovant de processeur de lumière numérique, mais pour atteindre des niveaux de résolution répétables de l'ordre du micron, la Tera 250 combine le Micro DLP avec l'utilisation de l'optique adaptative.  Cet outil, associé à un ensemble de capteurs, permet une boucle de rétroaction fermée. C'est l'élément central de la Tera 250 qui permet d'atteindre une précision de l'ordre du micron tout en restant une solution de fabrication rentable.

Alors que tous les autres développeurs de plateformes de fabrication additive dans ce domaine atteignent la précision grâce à un matériel de qualité, Nanofabrica se concentre, dans la mesure du possible, sur des solutions logicielles qui sont plus faciles, plus robustes et moins coûteuses. L'optique adaptative a été utilisée dans d'autres domaines technologiques, mais c'est la première fois qu'elle est appliquée à une technologie.

Un autre aspect unique de la plateforme de Nanofabrica est la capacité d'atteindre une résolution de l'ordre du micron sur des pièces de taille centimétrique. Pour y parvenir, un certain nombre de technologies ont été combinées.  Plus précisément, la société a utilisé son utilisation innovante de l'optique adaptative et a amélioré cette unité d'imagerie avec la technologie et le savoir-faire utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs (où l'obtention de résolutions microniques et submicroniques sur plusieurs centimètres est une routine).

En travaillant à l'intersection des semi-conducteurs et de la fabrication additive, Nanofabrica est capable de construire de grandes pièces "macro" avec des micro-détails complexes. Elle peut également le faire rapidement en introduisant une stratégie multi-résolution, ce qui signifie que les parties où les détails fins sont nécessaires sont imprimées relativement lentement, mais que dans les zones où les détails ne sont pas aussi précis, la pièce est imprimée à une vitesse 10 à 100 fois plus rapide.

La capacité de multi-résolution est possible grâce à l'utilisation de matériel qui permet un compromis entre la vitesse et la résolution, et d'algorithmes logiciels qui préparent la pièce et le chemin d'impression en la définissant et en la divisant en zones de basse et haute résolution, qui sont ensuite introduites dans le chemin d'impression et les paramètres de la machine. Bien sûr, il n'y a pas seulement deux résolutions, mais en fait un spectre de résolutions qui permet d'optimiser la vitesse tout en maintenant de bons résultats sur toute la pièce.            

La dernière famille d'algorithmes se concentre sur la préparation des fichiers, en optimisant des paramètres tels que l'angle d'impression, la plaque de construction, les supports, etc., qui, une fois encore, garantissent un processus d'impression précis, optimisé et fiable.

Une autre avancée majeure de Nanofabrica se situe dans le domaine des matériaux. L'entreprise dispose d'une équipe dotée d'une solide expertise en matière de développement de matériaux, certains cadres dirigeants de l'entreprise ayant travaillé dans le domaine de la recherche et du développement des matériaux dans les entreprises les plus importantes et les plus prospères du secteur de l'AM. Grâce à une R&D rigoureuse, et en utilisant cette expertise, Nanofabrica a réussi à développer ses propres matériaux propriétaires (basés sur les polymères les plus couramment utilisés dans l'industrie) qui permettent une résolution ultra-haute des pièces construites.

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Micro2 Nanofabrica

Pourriez-vous expliquer les concepts de micro-impression, micro-résolution ?

Ces expressions sont utilisées dans le domaine de la microfabrication, mais en tant que termes, elles sont assez peu descriptives. De nombreuses entreprises revendiquent la « précision », que ce soit au niveau du nanomètre à une extrémité du spectre ou à quelques centaines de microns près à l'autre extrémité. Vous voyez, la précision signifie une chose pour une entreprise, et une autre pour une autre.

En ce qui concerne le Tera 250, nous parlons de résolutions et de précisions de l'ordre du micron, ce qui, dans le domaine de la fabrication additive, change véritablement la donne. Mais l'autre élément clé est que ces niveaux de résolution et de précision au micron peuvent être atteints de manière répétée. C'est la clé, l'obtention de tolérances de l'ordre du micron, encore et encore et encore, qui fait de la Tera 250 un outil de micro-production robuste et viable pour fabriquer des produits finis fiables et optimisés.

Pour la Tera 250 (bien que nous puissions parfois battre ces chiffres), nous citons une résolution de 1,9 micron, des tolérances de 1 micron et une rugosité de surface (RMS) de 0,8 micron. Aucune autre technologie industrielle ne peut s'en approcher.

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Micro1 Nanofabrica

Vers quel(s) secteur(s) et quelle(s) application(s) cette technologie est-elle tournée ?

Je pourrais être assez vague ici et vous dire : « tout secteur industriel qui s'intéresse à la miniaturisation (ce qui est la plupart), à une complexité géométrique de plus en plus exigeante (ce qui est la plupart), et qui considère la fabrication additive comme une technologie de production viable et alternative (ce qui est la plupart) ».

S'il est vrai qu'il existe un mouvement général pan-industriel vers la miniaturisation et l'analyse de la fabrication additive pour la production, pour le Tera 250 il y a quelques secteurs et applications évidents où nous avons une traction immédiate et évidente, y compris la micro-optique, les semi-conducteurs, la micro-électronique, les MEMS, la microfluidique et les sciences de la vie. Les produits tels que les boîtiers pour la microélectronique, les micro ressorts, les micro actionneurs et les micro capteurs, ainsi que de nombreuses applications médicales telles que les micro valves, les micro seringues et les micro dispositifs implantables ou chirurgicaux sont également des domaines clés. Pour ces types d'applications, la seule voie d'accès au marché avant la commercialisation du Tera 250 était l'utilisation de technologies de fabrication traditionnelles disproportionnées, coûteuses ou restrictives. La fabrication additive a ouvert la voie à des avancées significatives en termes de conception et de fonctionnalité, de manière rapide et rentable.

Pourriez-vous nous présenter un cas d’application d’un de vos clients ?

Nous travaillons avec une société appelée « Unispectral » qui montre certains des domaines clés dans lesquels l'utilisation de la fabrication additive et de la Tera 250. Unispectral est une société soutenue par Samsung et possède une technologie qui ajoute une couche biométrique d'authentification aux systèmes de caméra des téléphones portables, ce qui améliore des fonctions telles que l'authentification faciale. Au cœur de la technologie de l'entreprise se trouve un filtre optique, qui est intégré dans une variété de téléphones portables différents. Les téléphones étant différents les uns des autres, l'entreprise a dû fabriquer un adaptateur qui s'adapte aux différents boîtiers d'appareils photo, l'adaptateur devant être fabriqué avec des tolérances de 10 microns pour chaque appareil.

Avant de connaître Nanofabrica et la Tera 250, Unispectral utilisait la technologie traditionnelle du moulage par injection, qui nécessitait un énorme investissement en temps et en argent (l'outillage coûteux prenant plusieurs mois à fabriquer). Unispectral utilise désormais la Tera 250 pour fabriquer les adaptateurs, car non seulement elle est capable d'atteindre les tolérances de 10 microns requises, mais des lots de centaines d'adaptateurs peuvent être fabriqués en 6 heures. Le marché de la téléphonie mobile se caractérise par des changements et des évolutions rapides. Unispectral doit donc être en mesure d'ajuster rapidement la conception de l'adaptateur, ce qu'elle peut faire rapidement et à moindre coût grâce à la Tera 250. Le Tera 250 permet de modifier subtilement la conception de l'adaptateur pour différents téléphones mobiles sans avoir à recourir à un outillage coûteux. Toute modification de la conception peut être effectuée dans le modèle CAO téléchargé sur l'imprimante 3D, de sorte que la personnalisation de masse devient une réalité.

Chez Nanofabrica, nous sommes ravis des résultats obtenus avec Unispectral. À l'avenir, l'impression 3D continuera à être utilisée pour remplacer les technologies de fabrication traditionnelles, et ce, en se concentrant sur les applications où l'utilisation de l'impression 3D réduit le temps et le coût de fabrication, comme c'est le cas avec l'adaptateur Unispectral.

 

Se situant à l'interface de l'impression 3D pour la production et de la volonté de miniaturisation de l'ensemble de l'industrie, je pense que la Tera 250 ouvre la voie aux concepteurs et aux fabricants dans leur quête de l'avantage inhérent à la technologie, et leur permet d'exploiter la capacité de l'impression 3D à construire des pièces complexes en petits, moyens et grands volumes, de manière rapide et rentable.

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Micro3 Nanofabrica

ENGLISH VERSION

Avi Cohen - Nanofabrica

Nanofabrica is leading the field of precision digital manufacturing. Its Tera 250 industrial micro additive manufacturing (AM) system boasts the ability to achieve unprecedented micron-resolution with ultra-accurate features, details, accuracy, and precision – enabled by an innovative micro adaptive projection technology. The company for the first time brings the power of AM to applications and sectors of industry that require high precision and miniaturisation.

Could you present yourself and the Company?

Nanofabrica’s corporate message, ‘We Dream Big so Our Customers Can Print Small’ immediately resonated with me. The company is motivated by a passion for solving tough challenges and is guided by its desire to listen to its customers and learn from their experience, which is something that really appealed to me and stimulated my decision to come to the company. Joining a team of experts and industry veterans who are all on a mission to transform businesses through micro-part manufacturing innovation is very stimulating and exciting.

Myself? Well, I have over 20-years experience working in the AM sector, before joining Nanofabrica as EVP Global Sales in late 2020 holding senior positions in Objet, later Stratasys, and Xjet.

I am leading the global sales effort, utilizing my profound knowledge of the entire business environment, and my understanding of the wants and needs of customers. As an industry veteran, I have spearheaded product innovation and have driven customer adoption of 3D printing, and I feel that at Nanofabrica my experience and skills are perfectly synergistic with what is perhaps one of the most innovative and forward-thinking players in the space.

Nanofabrica developed a 3D printer called «  Tera 250 ». Could you present it and give us the technical characteristics? (Printing plate, materials, price…)

The Tera 250 has a build volume of 50x50x100 mm, and a build speed of 1 mm per hour with 1-5 micron layer thicknesses. We have produced a video that shows how the technology works, and you can see that HERE.

To summarise, however, the Tera 250 achieves the accuracy and repeatability required for exacting micro manufacturing applications tthrough the unique combination of hardware, software, and material innovations (explained in the video).

The Tera 250 is based on an innovative Digital Light Processor engine, but to achieve repeatable micron levels of resolution the Tera 250 combines Micro DLP with the use of adaptive optics.  This tool in conjunction with an array of sensors, allows for a closed feedback loop. This is the core element of the Tera 250 that enables the attainment of micron-level accuracy while remaining cost-effective as a manufacturing solution.

Where all other AM platform developers in this space achieve precision through great hardware, Nanofabrica focuses where possible on software solutions which are easier, more robust, and less expensive. Adaptive optics have been used in other areas of technology, but this is the first time that they have been applied to an AM technology.

Another unique aspect of Nanofabrica’s AM platform is the ability to achieve micron resolution over centimeter-sized parts. To enable this, a number of technologies have been combined.  Specifically, the company has taken its innovative use of adaptive optics and enhanced this imaging unit with technology and know-how used in the semiconductor industry (where the attainment of micron and sub-micron resolutions over many centimetres is routine.)

By working at the intersection of semiconductors and AM, Nanofabrica is able to build large “macro” parts with intricate micro details. It can also do this at speed by introducing a multi-resolution strategy, meaning that the parts where fine details are required are printed relatively slowly, but in the areas where the details aren’t so exacting, the part is printed at a speeds 10 to 100 times faster.

The multi-resolution capability is possible through the use of hardware which enables a trade-off between speed and resolution, and software algorithms which prepare the part and printing path by defining and sectioning it into low- and high-resolution areas, which are then fed into the printer path and machine parameters. Of course, there are not only two resolutions but in fact a spectrum of resolutions that allow speed to be optimized while maintaining great results throughout the part.       

The final algorithm family focuses on file preparation, optimizing parameters such as print angle build plate, supports etc…, which once again ensure a precise, optimized, and reliable print process.

Another major breakthrough at Nanofabrica is in the area of materials. Inherent in the company is a team with strong material development expertise, some leading executives in the company coming from material R&D backgrounds in the biggest and most successful companies in the AM arena. Through rigorous R&D, and using this expertise, Nanofabrica has managed to develop its own proprietary materials (based on the most commonly used industry polymers) which enable ultra-high resolution in parts built.

Could you explain the concepts of micro-impression, micro-resolution?

These expressions are used the micro manufacturing arena, but as terms they are fairly non-descriptive. There are many companies that make claims of “precision” whether this be on the nanometer-level on one end of the spectrum, or within a few 100 microns on the other end. You see, precision means one thing to one company, and one to another.

Of relevance to the Tera 250, we are talking in terms of micron resolutions and accuracy, which in the AM field is real game changer. But the other key is that these levels of micron-resolution and micron-accuracy can be achieved repeatably. This is the key, achievement of micron-level tolerances again and again and again, making the Tera 250 a robust and viable micro production tool making reliable and optimised end-use products.

For the Tera 250 (although we can on occasion beat these figures) we quote resolution of 1.9 microns, tolerances of 1 micron, and surface roughness (RMS) of 0.8 microns. No other industrial AM technology can get close to this.

Towards which sector(s) and which application(s) is this technology turned?

I could be quite vague here and say to you “any industrial sector that is interested in miniaturisation (which is most), more and more demanding geometric complexity (which is most), and which is considering AM as a viable and alternative production technology (which is most).”

While it is the case that there is a general pan-industrial drive to miniaturisation and the analysis of AM for production, for the Tera 250 there are some obvious sectors and applications where we get immediate and obvious traction, including micro-optics, semi-conductors, micro-electronics, MEMS, microfluidics, and life sciences. Products such as casings for microelectronics, micro springs, micro actuators and micro sensors, and numerous medical applications such as micro valves, micro syringes, and micro implantable or surgical devices are also key areas. For these types of applications, the only route to market before the commercialisation of the Tera 250 was through the use of disproportionately expensive or restrictive traditional manufacturing technologies, AM opening up significant advances on terms of design and functionality in a timely and cost-effective way.

Could you present us a customer study case?

Some work with a company called Unispectral perhaps shows some of the key areas where the use of AM and the Tera 250 can be advantageous for manufacturers looking to produce small precise parts and components.

Unispectral is a Samsung-backed company, and has a technology that adds a biometric layer of authentication to mobile phone camera systems, which improves such features as facial authentication.

At the heart of the company’s technology is an optical filter, which is embedded in a variety of different cell phones. As the phones vary one to another, the company needed to manufacture an adaptor that fits into various camera barrels, the adapter for each needing to be manufactured to 10-micron tolerances.

Until being introduced to Nanofabrica and the Tera 250, Unispectral used traditional injection molding technology, which required a huge investment in time and money (the expensive tooling taking several months to fabricate). Unispectral now uses the Tera 250 to make the adapators, as not only is it able to achieve the 10-micron tolerances that are required, but batches of hundreds of adaptors can be made in 6 hours.

The mobile phone market is characterised by rapid changes and developments, so Unispectral needs to be able to quickly adjust the adaptor design which it is able to do speedily and at minimal cost using the Tera 250. The Tera 250 allows for the subtle redesign of the adaptor for different mobile phones without the need for expensive tooling. Any design tweaks can be made in the CAD model downloaded to the 3D printer, so mass customisation becomes a reality.

At Nanofabrica we are excited about the results we have achieved with Unispectral. As we move forward 3D printing will continue to be used as a replacement for traditional manufacturing technologies, and this will continue to be focussed on applications where the use of 3D printing reduces the time and cost of manufacturing as is the case with the Unispectral adapter.

 

Existing at the interface of 3D printing for production and the industry-wide drive towards miniaturization, I believe that the Tera 250 lifts the lid for designers and manufacturers in their quest to embrace the inherent advantage of the technology, and enables them to exploit the ability that exists through 3D printing to build complex parts in small, medium, and high volumes in a timely and cost-effective fashion.

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