News Jeudi 4 février 2021 - 10:37

Des chercheurs français produisent des fibres optiques grâce à l'impression 3D

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Fibres optiques en impression 3D

Après l'invention du procédé Glass Laser Additive Manufacturing (GLAM) par le Cerfav, la France innove à nouveau dans l'impression 3D de verre. Le 18 janvier dernier, le CNRS a présenté dans un communiqué la première fibre optique fabriquée à partir d'une préforme imprimée en 3D. Cette innovation a été fabriquée grâce au procédé de « filamentation 3D » créé par l’Institut des sciences chimiques de Rennes et l'Institut Fresnel de Marseille, en collaboration avec la société Selenoptics. Cette pièce a été imprimée à partir d'un verre de la famille des chalcogénures, façonnable à basse température et transparent aux infra-rouges. 

La fabrication traditionnelle d'une fibre optique 

Traditionnellement, la fibre optique est fabriquée à partir d'une préforme à base de silice. Un tube de silice est monté en température pour déclencher sa rétractation et obtenir un barreau plus fin. Ce barreau est ensuite placé au sommet de la « tour de fibrage », une structure de 30 à 45 mètres de hauteur,où il sera chauffé par un four puis étiré. Cette montée en température va créer une goutte de verre, qui s'écoulera en un fil de verre extrêmement fin le long de la tour et formera ainsi la fibre optique. Celle-ci est coupée, recouverte d'un film protecteur puis embobinée. Pour aller plus loin, nous vous invitons à regarder cette vidéo de Photonics Bretagne qui explique le processus.

L'apport de la fabrication additive

Le projet Astrid cherche à simplifier ce procédé de fabrication. Les chercheurs français et la société spin-off de l'INCR et de la plateforme Photonics Bretagne ont mis au point une méthode pour produire une fibre optique grâce à une préforme imprimée en 3D (photo d'ouverture). Financé, en partie, par la direction générale de l'armement, ce projet a été  réalisé sur une imprimante 3D construite à partir d'une carte Arduino et inspirée de la technologie RepRap, customisée pour l'occasion. Fonctionnant avec le micrologiciel Marlin, l'imprimante a été améliorée pour prendre en charge des matériaux de verre fragiles. Durant le procédé, le filament de verre est déposé par couches de 100 µm d'épaisseur sur un plateau de verre chauffé aux alentours de 140 °C, pour assurer une meilleure adhérence des premières couches. Il est à noter que durant cette démonstration de faisabilité, l'impression s'est déroulée dans une atmosphère ambiante non contrôlée. La pièce obtenue après 4 heures d'impression est un anneau à 6 capillaires d'une structure anti-résonnante, une préforme de chalcogénure à noyau creux de 30 mm de long.

L'impression 3D offre une plus grande liberté dans les géométries que les procédés de fabrication traditionnels. La pièce présente une excellente transmission dans le domaine de l'infra-rouge et est capable de transmettre de fortes puissances lumineuses. Elle propage des signaux infra-rouge sur plusieurs kilomètres. Cette innovation est suivie de près par les scientifiques et industriels car les applications possibles sont multiples. Dans le secteur de la défense, par exemple, pour l'imagerie thermique militaire et civil ou encore dans le secteur de la santé qui pourrait également en bénéficier pour la fabrication d'outils optiques à laser ou dans des environnements avec des capteurs optiques infrarouges (détection de polluants, gaz toxiques, explosifs, etc.).

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