Rencontre avec Microlight3D le champion français de la micro-impression 3D

spécialiste français de la micro-impression 3D Microlight 3D

Gabriel Gonzalez, Michel Bouriau, Denis Barbier et Philippe Paliard

La France peut s’enorgueillir de compter une pépite très précieuse de l’impression 3D, un géant de l’infiniment petit dénommé Microlight3D. Auréolée déjà de plusieurs prix dont celui de l’innovation Medi’Nov Connection en 2017 et i-Lab en 2018, cette jeune pousse grenobloise a développé une technologie capable d’imprimer des pièces complexes en 3D avec une résolution inférieure au micron. Seules deux entreprises dans le monde détiennent ce savoir-faire. A l’occasion du lancement de leur nouvelle imprimante 3D Astrapin™, le co-fondateur de Microlight3D Philippe Paliard a accepté de nous en dire plus sur leur technologie et ses applications ô combien passionnantes.

« la première imprimante 3D compacte à résolution sub-micronique au monde »

Philippe Paliard

Philippe Paliard

Philippe Paliard bonjour, pourriez-vous vous présenter et nous décrire votre parcours ?

Bonjour, Après une classe préparatoire au lycée Saint-Geneviève à Versailles, j’ai intégré l’Ecole Centrale Paris puis l’ENS de Lyon. En 2015, j’ai rejoint le Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Liphy) de Grenoble. Il s’agissait d’abord d’un stage sur un projet de recherche européen utilisant la technologie de micro-impression 3D développée dans ce laboratoire pour des applications en micro-fluidique. J’ai ensuite intégré le laboratoire pour développer cette technologie en vue de la création d’une entreprise, qui deviendra Microlight3D.

Vous souvenez-vous de la première fois où vous avez entendu parler d’impression 3D ?

C’est par la micro-impression3D que j’ai découvert le vaste monde de l’impression 3D ! J’avais bien sûr entendu parler de ces techniques émergentes au cours de mes études, comme beaucoup d’ingénieurs, curieux de nouvelles technologies. Mais c’est véritablement avec ce projet Microlight3D que je suis entré dans cette communauté, que j’ai appris à connaître les différentes techniques d’impression et les grands acteurs nationaux et internationaux.

Cette communauté d’impression 3D est assez extraordinaire, elle rassemble des professionnels et des amateurs, tous passionnés, tous d’excellents techniciens et artistes à la fois. Je suis d’ailleurs émerveillé de voir à quelle point ces techniques d’impression 3D inspirent les artistes… Un de ceux-là, Michel Paysant, est même venu nous voir, un jour, en demandant d’imprimer sa tête plus petite qu’un cheveu ! Ce qui est ensuite devenu le plus petit auto-portrait au monde, exposé au Fonds d’Art Contemporain du Limousin en 2018.

« Microlight3D est le fruit de quinze années de recherche fondamentale »

Cheveu sur lequel l'équipe de Microlight3D a imprimé ses voeux

Cheveu sur lequel l’équipe de Microlight3D avait imprimé ses voeux en 2018 : « Happy New Year »

Comment est née Microlight3D ?

Microlight3D est le fruit de quinze années de recherche fondamentale au laboratoire interdisciplinaire de Physique de l’Université Grenoble-Alpes. A l’origine, les chercheurs Patrice Baldeck et Michel Bouriau étudiaient l’interaction laser-matière, et le phénomène d’optique non-linéaire de polymérisation à deux photons. En 2002, ils ont ainsi réussi à reproduire une pièce d’un euro de quinze microns de large !

Au fur-et-à-mesure de leurs travaux, d’autres laboratoires venaient les voir pour leur demander s’il était possible de leur vendre leur prototype. L’idée de la création de Microlight3D a donc commencé à germer. Entre-temps, il a fallu transformer ce prototype de laboratoire en un système commercialisable. Nous avons par exemple développé notre propre logiciel, spécifique à notre technique si particulière d’impression ultra-haute résolution.

Fin 2016, notre premier produit µFAB-3D était prêt et nous recevions déjà des commandes… Microlight3D était née !

 » l’objet le plus petit que nous pouvons imprimer, le « voxel », peut mesurer moins de 0,2µm de large ! »

Imprimante 3D Astrapin

Vous lancez une nouvelle imprimante 3D submicronique baptisée Astrapin™. Quelles sont ses caractéristiques et comment fonctionne t’elle ?

Altraspin est la première imprimante 3D compacte à résolution sub-micronique au monde. Résolution sub-micronique, car l’objet le plus petit que nous pouvons imprimer, le « voxel », peut mesurer moins de 0,2µm de large ! Avec des dimensions de 60 x 42 x 52 cm3, c’est une machine « de bureau », ce qui permet de la placer facilement dans un environnement stérile, ou sous hotte à flux laminaire, ce qui empêche la contamination des échantillons.

Alors que ces systèmes de micro-impression 3D étaient auparavant exclusivement utilisés par des chercheurs, du fait de leur complexité d’utilisation, nous avons fourni de très gros efforts pour simplifier au maximum son usage, afin que les entreprises puissent elles-aussi bénéficier de cette résolution d’écriture hors-du-commun. Nous avons pu utiliser toute notre expérience, issue des développements de nos versions précédentes de machines, pour créer ces machines clé-en-main.

Leur fonctionnement est très simple, il suffit de charger n’importe quel fichier CAO sous format STL ou STEP dans notre logiciel, qui se charge de définir la trajectoire laser optimale pour dessiner cet objet. L’objet est ensuite fabriqué dans une résine liquide photosensible, le laser pouvant se déplacer librement en trois dimensions dans le bain, sans les limitations du « couche-par-couche » traditionnel de l’impression3D.

Une fois l’opération terminée, un bain de solvant enlève la résine non polymérisée, et l’objet est tout de suite prêt à être utilisé, sans besoin de post-traitement.

Altraspin est compatible avec une large gamme de résines polymères : des matériaux optiques transparents, aux propriétés mécaniques variées, et même des matériaux biocompatibles ou biologiques permettant des applications en culture cellulaire et ingénierie tissulaire.

Plus petit auto-portait au monde imprimé par Microlight3D

Plus petit auto-portait au monde imprimé par Microlight3D avec une résolution de seulement 0,2 microns (0,0002 millimètres)

Cette technologie promet de nombreuses applications. Quel marché visez-vous et pour quelles applications ?

En effet, l’apparition de cette technologie ouvre de nouvelles perspectives. De très nombreux industriels sont aujourd’hui limités par les techniques classiques d’impression, en terme de résolution et de qualité de surface. Parmi les applications visées,on trouve notamment la création de micro-optiques, de micro-capteurs ou l’impression de structures qui s’insèrent dans les dispositifs de microfluidique.

Cette imprimante est également destinée aux domaines des méta-matériaux, de la culture cellulaire, de l’ingénierie tissulaire, de la micro-robotique, de la micro-mécanique ou de la structuration de surfaces.

« des machines plus compactes, plus robustes aux performances excellentes… et deux à trois fois moins chères. »

Quels sont les atouts de cette technologie par apport à votre unique concurrent, l’allemand Nanoscribe ?

Revenons à nos deux chercheurs, Michel Bouriau et Patrice Baldeck. Ils n’étaient pas les seuls dans le monde, et d’autres équipes de recherche, en Allemagne notamment, étudiaient l’impression 3D sub-micronique en s’appuyant, eux, sur des lasers à impulsions femtosecondes. Des lasers très sophistiqués, mais très chers, très volumineux, nécessitant beaucoup de maintenance, et pas très pratiques à utiliser car ils émettent dans l’infrarouge.

L’innovation de nos deux chercheurs français a été de prouver que ce même procédé de micro-impression était possible à partir de lasers industriels, très fiables et robustes, moins encombrants et bien moins chers, à impulsions légèrement plus longues, ce qui augmente même l’efficacité de polymérisation.

Ces lasers, verts, se focalisent mieux que des lasers infra-rouges, ce qui améliore même notre résolution d’écriture. Tout cela nous permet de développer des machines plus compactes, plus robustes, nécessitant moins de maintenance, aux performances excellentes… et deux à trois fois moins chères.

« imprimer en 3D des nano-robots, qui pourraient se déplacer dans le corps humain »

Applications possibles avec la technologie de Microlight3D

Applications possibles avec la technologie de Microlight3D

Comment voyez-vous l’avenir de votre discipline et les limites de l’infiniment petit ?

Je pense que rendre cette technique ainsi accessible au plus grand nombre va donner des quantités d’idées aux chercheurs et aux industriels. Les applications dans le domaine de la santé sont par exemple très excitantes : notre technologie peut permettre d’imprimer en 3D des nano-robots, qui pourraient se déplacer dans le corps humain afin de délivrer un médicament dans un endroit précis, malade, des patients !

Nous travaillons déjà avec des laboratoires et des entreprises de la région sur des modèles de micro-tumeurs in-vitro pour un traitement plus efficace de différents types de cancer. Je suis convaincu que la médecine de demain sera plus efficace, car personnalisée grâce à l’impression 3D !