La station μLas3D est un véritable tour de force technologique, dont l’IPV vient de doter son atelier pilote. Ce qui lui permet dorénavant de couvrir un éventail très large des demandes en innovation des industriels de la région, dans la réalisation de composants et systèmes micro- et nanotechnologiques.
Un laser femtoseconde produit des impulsions ultracourtes, de quelques à plusieurs centaines de femtosecondes, avec un spectre très large et une puissance crête gigantesque. Des durées inaccessibles aux technologies électroniques !
Les fortes énergies impulsionnelles de ce type de laser sont utilisées pour le micro-usinage de matériaux, objectif principal décrit au cahier des charges de la station μLas3D. Elle associe une machine à commande numérique à un outil d’ablation, composé d’au moins un laser femtoseconde. L’ablation laser consiste à irradier un matériau par un faisceau laser focalisé. À la différence des ablations lasers dites « classiques », provoquant un échauffement de la zone irradiée, le processus femtoseconde passe par une ionisation de la matière. Lorsque le seuil d’ablation est atteint, l’éjection de nanoparticules se fait sans apport thermique, permettant une résolution micrométrique sans fissuration, endommagements thermiques ou pollution de la zone affectée.
Ce procédé de microfabrication est particulièrement bien adapté aux travaux de précision sur des pièces de petites dimensions et sur tout type de matériaux (métaux, céramiques, polymères, cristaux ou encore… explosifs !). L’ablation sélective est un avantage du procédé, dont l’une des applications est le décapage sélectif et contrôlé de couches minces. C’est la seule technologie directe, capable de réaliser des perçages de quelques microns, voire moins.
La maitrise du point d’impact suivant l’axe de focalisation permet la réalisation de gravure dans la masse par modification d’indice de réfraction dans les matériaux transparents, et la réalisation de micro-usinages ou de micromarquages en passant à travers ceux-ci. Cette propriété peut être exploitée comme moyen de traçabilité et elle est particulièrement bien adaptée pour les produits issus des nanotechnologies. Les techniques de micro- et nanostructuration par laser femtoseconde et les récents progrès dans la fiabilité des sources permettent de réaliser des structures ouvrant la voie à de nombreuses applications : optique intégrée, microfluidique, micromécanique et d’autres concepts d’avenir, comme la fabrication de cristaux photoniques, la microélectronique…
À l’IPV, l’équipement se compose d’abord d’une chaine amplifiée « Spitfire Pro 5 » délivrant à 800 nm des impulsions de 0.5 mJ à un taux de répétition de 5 kHz. Ramenée à la durée d’impulsion qui est égale à 100 fs, la puissance crête (5 GW) est celle d’une centrale nucléaire. Une station d’usinage 3D intègre et pilote simultanément une ou plusieurs source(s) laser(s), nanoseconde pour les opérations d’ébauche et femtoseconde pour les opérations de finition. Elle est dotée d’un système 5 axes de précision, de deux têtes galvanométriques, ainsi que d’une tête nanométrique supplémentaire montée en Z. L’objectif est de pouvoir usiner des formes diverses (asphériques, cylindriques, coniques…).
La station μLas3D est destinée au prototypage et à la présérie pour le domaine médical, le transport, la défense, et les secteurs de l’horlogerie, bijouterie, joaillerie et lunetterie.
Une journée technique et d’inauguration est prévue avant la fin de l’année 2011 à l’IPV. La date et le programme de cette journée seront disponibles sur http://www.institut-vernier.fr
