News Mercredi 17 avril 2019 - 12:28

Rencontre avec Lionel Limousy, directeur de l’Institut Carnot MICA

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Enseignant-chercheur, Lionel Limousy est également directeur de l’Institut Carnot MICA, une structure de recherche publique experte des matériaux innovants, en pointe sur la fabrication additive. Il a répondu à nos questions portant sur l'institut mais aussi sur les projets d’impression 3D et 4D. 

L’Institut Carnot MICA est l’une des 38 structures de recherche publique du réseau Carnot. Spécialisé dans la conception et la création de produits et de services innovants, il permet aux entreprises et aux industriels d’innover et de se transformer. Expert des matériaux fonctionnels, des surfaces et des interfaces, ainsi que des procédés associés, il est un acteur clé des matériaux innovants. Son objectif est de regrouper au niveau national des structures de compétences afin de coordonner les entreprises, mais également d’accroître les relations entre le secteur académique et les centres technologiques. Deux axes de travail guident l’Institut Carnot MICA : répondre aux besoins et aux demandes des entreprises, et proposer des innovations issues de ses structures.

Quand et comment l’Institut Carnot MICA s’est-il penché sur la fabrication additive ?

L’institut Carnot est un regroupement de structures sous un label Carnot ! Nous sommes labellisés depuis 2012. Nous avons donc immédiatement intégré des structures dont les compétences portent sur la fabrication additive et l'impression 3D. Nous travaillons sur différents types de procédés et de matières : métaux, céramiques, polymère, mais également les biomatériaux. Nous avons une approche transversale : la formulation des matériaux, la matière, les procédés, mais également la fabrication de pièces, le rechargement de pièces usées, etc. Par exemple, nous travaillons sur la conception de poudre métallique extrêmement fine, mais aussi sur les technologies et les procédés adaptés à ces poudres. L’Institut Carnot MICA possède également des équipes de chercheurs ayant les compétences pour développer des solutions très innovantes comme l’impression 3D par photo polymérisation… utilisant des technologies de rayonnement lumineux de différentes longueurs d’ondes allant de l’UV à l’infrarouge. Nos recherches et nos développements portent aussi sur la formulation initiale d’une résine, par exemple pour créer de nouveaux monomères, avec des photoamorceurs qui va nous permettre de travailler sur des systèmes biphotoniques avec deux longueurs d’ondes données. Ces recherches permettent de créer des objets avec une définition très élevée et une précision extrêmement importante dont la taille peut être inférieure au micromètre. 

Vous travaillez uniquement sur de la recherche…

L’objectif de l’Institut Carnot MICA est effectivement la recherche et le développement pour les entreprises. Nous cherchons et développons des solutions, dans nos structures, que nous transférons ensuite au milieu industriel. Par exemple, nous avons accompagné le développement du procédé CLAD, qui a été breveté puis a donné naissance à la société BeAM. Nous sommes présents sur toute la chaîne, de la formulation de la matière première jusqu’à la mise au point du procédé. Nous travaillons sur des technologies non conventionnelles, c’est-à-dire pas encore intégrées au secteur industriel, mais en cours de développement au sein de nos structures.

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Le procédé CLAD (Construction Laser Additive Directe) appartient à la famille des technologies métalliques de dépôt sous énergie concentrée.

Comment travaillez-vous avec les entreprises ?

Nous avons deux manières de travailler avec les entreprises : soit en push, soit en pull. Dans le premier cas, les entreprises viennent nous voir avec un besoin spécifique. Celui-ci peut porter sur des évolutions de technologies ou de process, ou encore des difficultés de mise en œuvre de nouvelles matières. Il nous faut comprendre le besoin de l’entreprise, comprendre le cahier des charges et le transformer en proposition adaptée. Nous accompagnons les sociétés sur la définition du cahier des charges. Nous regardons comment intervenir et mettre en œuvre les compétences de l’institut. Nous mettons les entreprises en relation avec des experts qui sont en capacités de leur répondre. Ensuite, nous faisons une proposition financière. L’accompagnement va jusqu’à la présentation des dispositifs d’aide qui permettent aux entreprises d’alléger leur facture. L’institut Carnot donne droit à un crédit d’impôts de recherche de 60 %. 

Le deuxième axe de travail porte sur des innovations de procédés, de nouveaux matériaux, etc., issus de nos structures. Les entreprises peuvent se positionner de différentes manières en fonction de l’intérêt qu’elles portent à ces technologies. Elles peuvent suivre le développement des technologies, sans pour autant les financer. Elles auront un droit de première main pour une exploitation. Dans ce cas, la propriété intellectuelle est évidemment bien protégée. Elles ont également la possibilité de cofinancer un projet et donc de partager la propriété intellectuelle. Il s’agit d’une approche orientée vers l’innovation.

Pouvons-nous suivre les différents projets sur lesquels vous travaillez ?

Cela dépend ! Il y a des projets sur lesquels nous communiquons. Dès lors que l’innovation n’est pas complètement dévoilée ! Nous l’avons récemment fait avec Siemens. Dans ce cas, nous parlons peu de l’aspect scientifique et technique. Mais, il y a aussi des entreprises qui ne souhaitent pas communiquer. 

La fabrication additive représente-t-elle une part importante de vos clients ?

Nous travaillons à 50 % avec des PME, puis à part égal, 25 % des ETI et 25 % des grands groupes. La fabrication additive représente une part importante, et même croissante. Dans ce domaine, nous amenons des technologies à des échelles TRL qui vont jusqu’à 9 – dès lors qu’une entreprise commence à produire. (L'échelle TRL est un système de mesure employé pour évaluer le niveau de maturité d'une technologie.) Sur d’autres technologies d’impression 3D, comme le polymère, nous pouvons être sur des échelle TRL allant de 3 à 5. Nous allons plus loin que la preuve de concept. Nous avons, par exemple, déposé des brevets sur des micro capteurs. Mais les marchés ne sont pas totalement matures. Nous avons une forte demande dans des secteurs très divers comme l’aéronautique, l’automobile, mais aussi le sport, la santé, le bâtiment… C’est un marché qui croît ! 

Et l’impression 4D…

Après l’impression 3D est arrivée l’impression 4D ! En 2013 ! Cette technologie a pour objectif de rendre le matériaux intelligent. La quatrième dimension est la capacité à faire évoluer un matériau dans le temps, sous un stimuli divers et varié tel que la lumière, la température, l’humidité... Cette technologie est encore sur des échelles TRL basses.

L’impression 4D est un marché qui peut aller très vite et générer des besoins énormes dans certains secteurs d’activité et notamment dans la santé. Nous sommes beaucoup challengés par les très grands groupes, ceux qui ont la capacité à investir sur des innovations à échelle TRL basse. Par exemple, la SNCF se positionne, en France, sur le marché de la 4D. L’entreprise souhaiterait, notamment pour les JO 2024, des gares qui puissent montrer les évolutions technologiques. Les équipes qui se penchent sur le sujet travaillent également avec le MIT à Boston sur cette thématique de l’impression 4D. 

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Travaillez-vous sur la caractérisation des matériaux en fabrication additive ?

Nous sommes à la fois un centre de recherche, un institut de recherche, mais aussi un centre technique. Nous sommes donc en mesure de contrôler la qualité, la finition, mais aussi les propriétés mécaniques d’un produit. Nous contrôlons donc les micro structures, l’aspect extérieur, mais aussi les propriétés mécaniques et thermiques. Nous contrôlons qu’un matériau répond parfaitement aux exigences du cahier des charges. 

Vous êtes également en mesure de certifier ?

Si nous travaillons sur une technologie, nous n’allons pas la certifier. Nous ne pouvons pas être juge et partie. Nous allons déposer un brevet, créer une start-up, puis nous allons faire certifier le procédé par un organisme extérieur. Mais, nous avons des structures qui peuvent certifier des pièces issues des entreprises, par exemple dans l’aéronautique. 

Êtes-vous contactés par des sociétés qui ne connaissent pas la fabrication additive ?

Oui ! Nous avons beaucoup d’entreprises qui viennent nous voir pour comprendre la technologie, et voir si elle peut s’adapter à leur production. Par exemple, le secteur de l’horlogerie et de la bijouterie est extrêmement intéressé car les pièces imprimées sont à très forte valeur ajoutée. 

Contenu Encadré

Les chiffres clés de l’Institut CARNOT MICA

16 membres, laboratoires ou centres de recherches.

Plus de 900 entreprises partenaires chaque année.

27 millions de chiffre d’affaires de recherche partenariale par an.

20 brevets déposés chaque année, 254 licences actives.

Plus de 1000 contrats signés chaque année.

1 certification ISO 9001 pour la coordination et le management de projet.

700 publications scientifiques par an.

Plus de 500 experts, chercheurs, ingénieurs & techniciens.

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