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N°986ccAVRIL 2016 - 16,50

www.industrie-techno.com

DÉCOUVREZ LES INNOVATIONS DE L’HÉLICOPTÈRE DU FUTUR

ÉLECTRONIQUE

LA RÉVOLUTION PLASTIQUE ccPAGE 22

UN HOMME, UNE TECHNO ccPAGE 4

Il sait anticiper vos désirs

Romain Niccoli, cofondateur et directeur technique de Criteo

CAHIER TECHNIQUE ccPAGE 53

Circuits radiofréquences Les mathématiques au secours de la 5G

BYD AD FR 3-2016 Industrie Technologie:Layout 1 18.03.16 02:18 Seite 1

www.industrie-techno.com

EDITO

Haute tension

ccMURIEL DE VERICOURT RÉDACTRICE EN CHEF

THOMAS GOGNY POUR IT

mdevericourt@industrie-technologies.com

Ce n’est peut-être pas le moindre des risques auxquels EDF doit faire face en cette période de haute tension. Au carrefour des deux principales révolutions que l’industrie (je pourrais même écrire : la société) est en train de vivre, la transition numérique et la transition énergétique, un changement radical de modèle, façon Uber contre les taxis, pourrait se produire. En cause ? La remise en question du modèle centralisé. De fait, les centrales, si elles assurent toujours la grande majorité de la production d’énergie, n’en ont plus le monopole. Particuliers et industriels peuvent désormais produire eux-mêmes leur énergie (renouvelable). Comme dans bien d’autres secteurs, la distinction traditionnelle entre producteurs et consommateurs tend donc à s’éroder. Un vrai bouleversement. « Intelligents », les réseaux, pilotés en fonction de l’offre et de la demande, offriront une gestion toujours plus fluide et décentralisée d’une production qui sera de plus en plus assurée par une multitude d’entités interconnectées. Ces dernières conquièrent ainsi une première forme La centralisation d’autonomie. L’accès à leurs propres don- du système électrique nées de consommation et à celles relatives est remise en cause. au réseau, et les outils de pilotage associés renforcent encore cette indépendance relative, à grands renforts de technologies d’exploitation des big data. À l’heure actuelle, il leur reste toutefois un fil (électrique) à la patte. La production d’énergies renouvelables étant par nature intermittente, les nouveaux producteurs demeurent en effet dépendants du réseau pour revendre leurs excédents, et se fournir lorsqu’ils ne produisent pas assez. Mais ce verrou pourrait sauter avec les progrès tous azimuts du stockage. Un vrai défi pour les énergéticiens, sommés de se réinventer en repartant des besoins et des usages, et en faisant abstraction des pesanteurs liées à l’histoire du réseau. cm

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UN HOMME, UNE TECHNO

Il sait anticiper vos désirs Une passion pour l’informatique, une expérience aux États-Unis, une rencontre fortuite en France et beaucoup de persévérance ont conduit Romain Niccoli à la tête des équipes techniques de Criteo, pépite française spécialiste du ciblage publicitaire.

etit, il voulait être cuisinier, puis chimiste. «J’aimais bien mélanger les ingrédients, jouer avec les produits, la matière», se souvient Romain Niccoli, directeur technique et cofondateur de la pépite française Criteo, avec Franck Le Ouay et Jean-Baptiste Rudelle. Finalement, adolescent, il découvre l’informatique. «Le premier ordinateur que j’ai récupéré était une grosse calculatrice extrêmement vieille», raconte l’entrepreneur. La machine n’embarque que 15 Ko de mémoire, mais lui permet de développer ses premiers programmes «pendant de longues nuits d’été». Ensuite, Romain Niccoli se perfectionne seul grâce à des livres de vulgarisation disponibles en grandes surfaces. Le Web n’existe pas encore. Après une formation d’ingénieur à l’école des mines de Paris, où il rencontre Franck Le Ouay, il part aux états-Unis pour «découvrir de nouveaux horizons». Il passe alors cinq années chez Microsoft. Même chose pour son camarade de promotion. «C’est là qu’est née l’envie de créer une start-up, de

P

se tester sans filet», confie-t-il. De retour en France en 2005, le tandem lance une entreprise basée sur des algorithmes de recommandation. Peu de temps après, le duo rencontre par hasard Jean-Baptiste Rudelle, dans les couloirs de l’incubateur Agoranov. «Il venait pitcher son projet et quelqu’un lui a dit que deux autres personnes ici faisaient exactement la même chose, se rappelle Romain Niccoli. C’était complètement logique de fusionner les deux projets.» cc Des

algorithmes sophistiqués pour des publicités ciblées

Débutent alors trois années d’itérations autour des algorithmes de recommandation. L’équipe lance d’abord son propre site de recommandations de produits généralistes. Mais la mayonnaise ne prend pas. « Assez vite, nous avons décidé qu’on allait fournir ce service aux sites qui en avaient besoin », explique l’entrepreneur. Allociné devient le premier client de Criteo, pour proposer aux internautes des films qu’ils pourraient avoir envie de voir. « Nous avons ensuite réalisé

cc 20 téraoctets de données traitées par jour Criteo propose un service de reciblage publicitaire personnalisé en ligne, qui s’appuie sur des algorithmes de filtrage collaboratif et de Machine learning (apprentissage automatique). Criteo s’appuie également sur la technologie open source Hadoop. Cette plateforme dédiée au big data permet de réaliser des calculs distribués sur des milliers de machines et de « prémâcher » les montagnes de données afin qu’elles puissent être traitées en temps réel. Chaque jour, Criteo traite 20 téraoctets de données nouvelles. In fine, la technologie permet de réaliser 15 millions de prédictions par seconde et d’afficher 3 milliards de bannières par jour.

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que le potentiel business était beaucoup plus limité qu’imaginé », poursuit-il. Si le marché est restreint, le trio constate que la technologie fonctionne et permet d’augmenter les ventes. Une dernière fois, l’équipe « pivote ». Criteo conserve sa technologie mais s’attaque au marché publicitaire. Désormais, la solution de Criteo vise à transformer la publicité digitale en expérience pertinente, en programmant l’affichage de publicités susceptibles d’intéresser l’internaute. Du côté des clients (les sites marchands et les annonceurs), l’objectif est d’attirer les internautes sur leur site et de transformer cette visite en achat. La particularité du modèle, c’est que la start-up achète des emplacements au volume mais fait payer ses clients uniquement au clic. Il y a donc un risque. Mais ce risque est calculé et minimisé grâce à l’utilisation d’algorithmes sophistiqués qui moulinent des montagnes de données. Criteo traite 20 téraoctets de données nouvelles par jour. «Nous utilisons deux sources principales de données», explique Romain Niccoli. La première vient des sites marchands. Un trackeur nous permet de récolter toutes les données liées aux intentions d’achats des internautes. Elles permettent de nourrir la partie recommandation grâce à des algorithmes de filtrage. «La partie prédiction s’appuie, elle, sur l’historique de tous nos affichages publicitaires. On regarde la performance passée pour prédire le futur, résume le CTO. Mais nous prenons en compte des centaines de paramètres différents.» Ici, les statistiques classiques ne suffisent pas. Criteo utilise donc des algorith-

REa

Romain Niccoli, cofondateur et directeur technique de Criteo

RomaIn nICColI

T. GoGNy poUR iNdUsTRiE ET TEChNoloGiEs

Cet ingénieur des mines a débuté sa carrière chez microsoft aux États-Unis. De retour en France en 2005, il cofonde la start-up Criteo. Il est aujourd’hui directeur technique et directeur des ressources humaines de l’entreprise cotée en bourse depuis octobre 2013. Il est également business angel. avec Jean-Baptiste Rudelle, il a récemment participé au fonds d’investissement Daphni. «C’est un moyen de contribuer à l’écosystème des start-up de manière plus structurée», explique-t-il.

mes de Machine learning. Grâce à cette combinaison «recommandation + prédiction», Criteo est capable d’afficher le bon contenu publicitaire pour la bonne personne, au bon moment et au bon endroit. Grâce à cette approche, l’entreprise connaît une croissance fulgurante. «Nous avons doublé le nombre de collaborateurs presque tous les ans. Aujourd’hui, nous sommes 1 700 », précise l’entrepreneur. Après de multiples levées de fonds, la startup décide d’entrer sur le Nasdaq pour soutenir sa croissance. Une première pour une entreprise française depuis Ilog en 1997. L’introduction en Bourse s’effectue le 30 octobre 2013. «C’était un mélange d’excitation et de fierté», commente l’ingénieur. Mais après de longs mois de préparation, l’euphorie se dissipe très vite. «Finalement c’était presqu’un soulagement que ce soit

passé. Nous avions tous conscience que l’introduction en Bourse n’était pas la fin de la route», reconnaît Romain Niccoli. cc Garder

une culture d’entreprise qui génère de l’innovation

Pour lui, il n’y pas de doute, l’amélioration continue est nécessaire. «Les algorithmes de Criteo ce n’est pas la formule de CocaCola». L’entreprise consacre énormément d’efforts en R&D pour améliorer en continu ses modèles mathématiques. «Nous avons des intuitions que nous testons en laboratoire avant de les mettre en production.» Et pour rester dans la course, l’entrepreneur a sa recette: «En termes de ressources, nous restons toujours un peu en dessous des besoins pour être sûr de travailler sur l’essentiel et non sur les choses annexes. Nous essayons de recruter des gens meilleurs que

nous.» Un dernier ingrédient? «Maintenir une culture d’entreprise qui génère de l’innovation», explique Romain Niccoli, qui a d’ailleurs pris aussi la casquette de DRH pour travailler cet aspect. Croyez-le ou non, mais cette double responsabilité ne l’empêche pas de consacrer du temps aux jeunes entrepreneurs pour les aiguiller. « C’est finalement ma plus grande fierté» assure l’ingénieur. Celui qui baigne en permanence dans le numérique s’accorde toute de même quelques fenêtres de respiration. «Je suis un grand amateur de BD, confie-t-il. Chaque mois j’en achète des nouvelles.» Chez lui, plus d’un millier d’albums tentent de se frayer une place sur ses étagères… cm cc Juliette Raynal jraynal@industrie-technologies.com

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SOMMAIRE

EN COUVERTURE

TENDANCES

NUCLÉAIRE

L’essor des réacteurs modulaires

cc PAGE 8

AUTOMOBILE

2 000 km d’autonomie !

cc PAGE 10 ÉNERGIE

Des cellules photovoltaïques tandem cc PAGE 11

ROBOTIQUE

Un humanoïde étonnant d’agilité

cc PAGE 12

VISION INDUSTRIELLE

La signature spectrale maîtrisée cc PAGE 15

AGRICULTURE

Les lunettes qui comptent les pucerons

cc PAGE 16 SPATIAL

C’est parti pour Exomars

cc PAGE 18

ÉLECTRONIQUE La révolution plastique

À côté de l’électronique silicium, une autre électronique se développe, celle des semi-conducteurs organiques basés sur des polymères. Imprimables sur des substrats que l’on peut tordre et enrouler, ces matériaux font la part belle à la créativité. Plus fragiles que dans l’électronique classique, ils doivent aussi relever le défi de leur industrialisation. ccPAGE 22

C’EST PAS NOUVEAU, QUOIQUE…

Un Golden Gate à géométrie variable

cc PAGE 18

INDUSTRIE-TECHNO.COM

AÉRONAUTIQUE Les innovations de l’hélicoptère du futur cc PAGE 20

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ÉLECTRONIQUE ORGANIQUE

FABRICATION

INNOVATIONS

La créativité libérée

ElorPrintTec, tremplin pour l’électronique du futur

Le plastique c’est fantastique

START-UP

DURABILITÉ

ÉLECTRONIQUE VERTE

Dix pépites à suivre

Encapsuler pour gagner en longévité

L’impact écologique en questions

cc PAGE 24

cc PAGE 28

cc PAGE 38

cc PAGE 30

cc PAGE 34

cc PAGE 40

SOMMAIRE

Immeuble Antony Parc II 10, place du général de Gaulle BP 20156 92186 Antony Cedex Tél. : 01-77-92-92-92 Fax Rédaction : 01-77-92-98-51 Fax Publicité : 01-77-92-98-50 Une publication de Pour joindre vos correspondants, composez 01-77-92, suivi des quatre chiffres entre parenthèses indiqués après chaque nom.

Président Directeur général Christophe Czajka Directeur général Julien Elmaleh Directrice générale déléguée Isabelle André Directeur du pôle industrie Pierre-Dominique Lucas

PRODUITS

CHIMIE

L’industrie pétrolière mobilisée contre la corrosion cc PAGE 44

NOUVEAUTÉS

Notre sélection de produits classés en 4 secteurs de référence cc PAGE 48 à 51

RÉDACTION Directrice des rédactions Christine Kerdellant (9483) Directrice adjointe des rédactions Anne Debray (9251) Rédactrice en chef Muriel de Vericourt (9957) Assistante de la rédaction Marielle Flèche (9425) Rédacteur en chef adjoint Jean-François Prevéraud (9458) (Bureaux d’études, design, CAO, lettre Web) Rédacteurs Juliette Raynal (9421) (Numérique, électronique, informatique), Philippe Passebon (9481)(Énergie, environnement, électrotechnique et sécurité) Didier Ragu (9435) (Nouveaux produits) ONT COLLABORÉ À CE NUMÉRO Sophie Eustache et Pauline Michel RÉALISATION Secrétariat de rédaction Nicole Torras (9493), première secrétaire de rédaction Direction artistique Gérard Quévrin (9494) Service Photo Bernard Vidal (9490) Infographie Florent Robert (9495)

CAHIER TECHNIQUE

Les mathématiques au secours de la 5G Les puces 5G au défi de la frugalité cc PAGE 53

COMMERCIAL Directrice commerciale du pôle Industrie Béatrice Allègre (9362) Directrice de clientèle Flora Morel (9361) Directeur de clientèle Piero Tomassi (9578) Régions Thierry Borde, directeur (04-72-84-27-54) Est Clarisse Michel (03-88-84-36-06) Allemagne/Suisse/Autriche : Thomas Hugues (9536) Benelux : Huson International Media (Rodric Leerling) +31 (0) 229 841 882 Grande-Bretagne : Huson International Media (Stuart Payne) +44 (0) 1932 564 999 États-Unis : Huson International Media +1 212 268 3344 Espagne : B2B Communication (Juan Jose Bellod) +34 91 319 8177 Espace Industrie - Contact Industrie - Service publicité Flora Morel (9361) La direction se réserve le droit de refuser toute insertion sans avoir à justifier sa décision. CONFÉRENCES-EVÉNEMENTS (9290) ADMINISTRATION-GESTION Directeur administratif et financier Stéphane Deplus (9402) Responsable juridique Mireille Monnier (9744) Directeur des affaires sociales Frédéric Sibille (9444) Directrice fabrication et achats Fabienne Couderc (9314) MARKETING, DIFFUSION-ABONNEMENTS Directeur Guillaume de Corbière Directrice Marketing direct et diffusion Laurence Vassor Marketing direct abonnements Carole Hardy Gestion abonnements Nadia Clément TARIFS ABONNEMENTS France (TVA 2,10 %) 1 an : 220 euros TTC Etudiant 51 euros TTC (sur justificatif) Etranger nous consulter Règlement à l’ordre d’Industrie et Technologies Pour l’UE, préciser le numéro de TVA intracommunautaire Librairie (vente des numéros déjà parus et des annuaires) Annuaires (TVA 5,5 % incluse) «L’Atlas des usines»: 230 euros TTC (papier) 650 euros (format xls)

LA MÉCANIQUE DES RÊVES

RÉALITÉ VIRTUELLE Dans la tête de Dali cc PAGE 62

CE NUMÉRO COMPORTE : - UN PUBLI DOSSIER DE 5 PAGES « USINAGE DES MÉTAUX » FOLIOTÉ EN ROMAIN CRÉDITS PHOTOS COUVERTURE : T. GOGNY ; TESA ; D.R. SOMMAIRE : AUDI ; F. ROBERT ; D.R.

Numéro de commission paritaire: 0617 T 81775. Numéro ISSN: 1633-7107. Dépôt légal : à parution. Impression : Imprimerie de Compiègne, 60205 Compiègne. Industrie et Technologies est édité par Groupe Industrie Services Info SAS au capital de 38628352 euros. Siège social: 10 place du général de Gaulle 92160 Antony. RCS Nanterre 442.233.417. 10. Siret: 442 233 417 00041. TVA: FR29442233417. Principal actionnaire ETAI. Toute reproduction, représentation, traduction ou adaptation, qu’elle soit intégrale ou partielle, quels qu’en soient le procédé, le support ou le média, est strictement interdite sans l’autorisation de l’éditeur, sauf dans les cas prévus par l’article L.122-5 du code de la propriété intellectuelle. Seules sont autorisées les reproductions réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective et les analyses et courtes citations justifiées par le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées. (loi du 11 mars 1957, art. 40 et 41, et code pénal, art. 425). Copyright Groupe Industrie Services Info SAS. Tous droits réservés Directeur de la publication Christophe Czajka

10-31-1668 / Certifié PEFC / pefc-france.org

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TENDANCES

Nucléaire L’essor des réacteurs modulaires Les projets de petits réacteurs nucléaires foisonnent. Ils tranchent avec le modèle actuel des réacteurs de grande puissance. Modulaires, construits en usine puis assemblés sur site, ces réacteurs flexibles inaugurent le passage du nucléaire à un modèle énergétique décentralisé et adapté aux besoins des pays émergents. ’est une petite révolution que s’apprête à vivre le monde de l’atome civil. De nombreux petits réacteurs modulaires (SMR, Small modular reactors) sont en développement dans le monde. Caractérisés par l’ Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) comme des réacteurs de puissance inférieure à 300 MW électrique (MWe), ces SMR tranchent avec les dimensions des réacteurs de puissances de 900 MWe à 1500 MWe qui caractérisent le paysage du nucléaire actuel. Quelquesuns de ces réacteurs innovants pourraient être déployés d’ici les dix prochaines années et inaugurer une autre manière de produire de l’électricité nucléaire. Le besoin croissant en énergie des pays émergents donne tout leur intérêt à ces projets permettant un investissement progressif et offrant plus de flexibilité de production. Ces nouveaux venus dans le nucléaire n’ont en effet ni les

C

moyens d’acheter un EPR, ni un réseau assez important pour absorber une telle production. cc Construits

en usine, puis assemblés sur site

Les principaux projets de SMR s’appuient sur la même technologie que les EPR, la seule qui soit déployée à grande échelle : celle des réacteurs à eau pressurisée (REP). Mais à la différence des gros réacteurs qui misent sur les économies d’échelle, les porteurs de projets des SMR parient sur la standardisation et les effets de série pour faire baisser les coûts. « Les opérations de construction et de montage sur site des centrales traditionnelles conduisent à des durées de chantier synonymes de coûts élevés, explique Jacques Chénais, du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), et pilote du consortium SMR en France. Les SMR,

avec l’ensemble du système turbine et de la boucle secondaire, sont construits en usine, puis transférés sur site pour être assemblés en plug and play. Ce mode de construction est directement inspiré des techniques de construction des réacteurs nucléaires utilisés dans le naval. » Enfin, ces réacteurs respectent les derniers standards de sûreté et de sécurité. Dits de génération 3+, ils intègrent les leçons tirées de Fukushima Daïchi. En 2011, le séisme qui a lieu au large du Japon entraîne l’arrêt automatique de la réaction en chaîne des réacteurs en service. La température augmente alors rapidement, entraînant l’ébullition, puis la fusion partielle de trois réacteurs: les produits de fission s’échappent des réacteurs. Un scénario catastrophe rendu possible par la perte des alimentations électriques des systèmes de refroidissement de secours qui devaient permettre grâce à la circulation d’eau froide d’évacuer rapidement la puissance résiduelle au niveau des cœurs. Ce scénario est banni grâce à l’adoption de systèmes de sauvegarde passifs, possibles grâce aux faibles puissances des SMR. « Compte

ILS S’ADAPTENT À TOUS LES TERRAINS

La centrale argentine intégrera des réacteurs Carem de 150 à 300 MWe pour fournir de l’électricité et de la chaleur aux régions isolées.

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cc SUR FOND MARIN

Le réacteur français Flexblue de l’ordre de 160 MWe profitera de la protection naturelle de la mer contre les risques radioactifs.

cc SUR UNE BARGE

La barge russe Akademic Lomonosov embarquera deux réacteurs de 35 MWe pour approcher au plus près les plateformes pétrolières.

SMR ; D.R.

cc AU SOL

TENDANCES

LES ATOUTS DES SMR Échangeur de vapeur

Eau refroidie

NUSCALEPOWER ; D.R.

Eau chauffée

Les Small modular reactors (SMR) présentent plusieurs avantages par rapport aux centrales de grande puissance. Illustration avec le projet américain Nuscale.

SÛRS À l’arrêt, les SMR se refroidissent grâce à un système de sécurité passif : l’eau chaude remonte naturellement puis, après avoir transféré sa chaleur au circuit secondaire, redescend d’elle-même au niveau du cœur du réacteur. Aucun générateur de secours n’est donc nécessaire, ce qui rend le système moins vulnérable.

tenu du niveau de puissance des SMR, on peut garantir que le cœur en fusion ne sortira pas de la cuve, explique Jacques Chénais. En outre, les systèmes passifs s’appuient sur la convection naturelle pour assurer le refroidissement du réacteur en cas d’arrêt, sans qu’il n’y ait besoin de source d’énergie externe. L’eau circule toute seule dans le réacteur en raison de la différence de densité entre l’eau qui s’échauffe dans le cœur situé en bas de la cuve et l’eau refroidie dans un échangeur placé au-dessus. » Le KLT-40S russe est de loin le projet le plus avancé d’entre tous. Et pour cause, la Russie a directement adapté un réacteur de propulsion navale, ceux utilisés dans les brise-glaces à propulsion nucléaire. La mise en service d’une barge embarquant deux de ces réacteurs est officiellement prévue pour octobre 2016 pour satisfaire les besoins des régions Nord-Est du pays (Sibérie orientale). Mobile, la centrale flottante Akademic Lomonosov pourra fournir jusqu’à 70 MWe et 300 MW de chaleur (MWth) aux villes comme aux plateformes pétrolières de la région, censée abriter d’immenses réserves de ressources naturelles. Plus loin derrière, le HTR-PM chinois, le Carem-25 argentin ou le projet coréen Smart pourraient faire l’objet de mises en services dans les prochaines années. La

INDUSTRIALISABLES Compact, le réacteur de 45 MW électriques est fabriqué en usine, puis transporté jusqu’à la centrale où il sera utilisé.

FLEXIBLES Selon les besoins, la centrale intègre un nombre plus ou moins important de réacteurs. Jusqu’à 12 dans le cas du projet de Nuscale pour des puissances allant jusqu’à 540 MW électriques et 1 920 MW thermiques.

Corée du Sud travaille notamment depuis 15 ans sur le réacteur Smart de 100 MWe, pour lequel elle a signé un partenariat avec l’Arabie Saoudite visant à la construction de deux réacteurs Smart pour la production d’électricité et le dessalement d’eau. cc Les

SMR pourraient participer à la décentralisation de l’énergie

Aux États-Unis aussi, la filière est dynamique. Près de 50 sociétés développent des projets, dont beaucoup sont des start-up, parfois initiées par des étudiants juste sortis de l’école. En 2011, le gouvernement a donné un nouvel essor au développement des SMR en subventionnant les deux projets les plus prometteurs à hauteur de 425 millions de dollars sur 5 ans, dans l’objectif de commercialiser ces projets d’ici 2025 : le projet Nuscale de 45 MWe, porté par la start-up Nuscale Power en partenariat avec Rolls Royce et le projet mPower de 180 MWe, porté par le bureau d’études Babcock & Wilcox.

À la traîne, l’Europe compte pourtant aussi des projets de SMR parmi ceux recensés par l’AIEA : le projet italien AHWR300-LEU peu avancé, et le projet français Flexblue de centrale immergée, étudié dans le cadre d’un consortium monté en 2012 entre DCNS, le CEA, EDF, et Areva, en recherche de financements depuis mi-2015. À partir d’un objectif de 100 euros le MWh – à comparer aux coûts de 60 ou 70 euros des centrales françaises – le consortium français a réalisé un design pré-conceptuel portant sur un réacteur de l’ordre de 160 MWe immergé jusqu’à 100 mètres de profondeur, ou intégré dans une centrale à terre. Le Royaume-Uni s’est montré intéressé par le projet pour des installations nucléaires flexibles capables d’assurer l’équilibre entre les renouvelables situées au nord de l’île et les grosses centrales du sud. À l’avenir, les SMR pourraient donc également participer pleinement à la décentralisation de l’énergie et pourquoi pas, à la transition énergétique des pays développés ! cm ccPHILIPPE PASSEBON ppassebon@industrie-technologies.com

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TENDANCES

Mobilité Vive le routage multimodal Le+ Réactivité

L’application est basée sur des algorithmes dits « du plus court chemin ».

L’IRT SystemX met au point avec la SNCF une application logicielle capable d’indiquer la meilleure stratégie à prendre pour l’opérateur du réseau de transport en cas de panne et de montrer aux passagers la meilleure solution qui se présente à eux. En cas de panne d’un RER, l’application serait à même de signaler quelles lignes de bus alternatives sont saturées, en temps réel. Pour cela, le « routage multimodal en situation perturbée » est basé sur des algorithmes dits « du plus court chemin ». Déjà testée à partir des données statistiques, l’application s’appuiera à terme sur l’évaluation en temps réel du nombre de voyageurs à un endroit précis (quais, bus, rames, etc.). L’usage des connexions mobiles dans ce sens sera notamment testé avec Bouygues Télécom en 2016. cm

Automobile 2 000 km d’autonomie ! L’entreprise automobile TechRules dévoilait lors du salon de l’automobile de Genève une voiture hybrideélectrique étonnante. Elle serait

capable d’atteindre 350 km/h avec 2 000 km d’autonomie et une puissance maximale de 1 030 ch. Réalité ou coup de com ? Difficile à savoir car l’entreprise de R&D basée à Pékin n’en a pas dit beaucoup plus. Côté propulsion, la voiture ne compte pas moins de six moteurs, les roues arrière en comptant deux, un avantage pour l’industrialisation de ces

Le+ Soutien aux renouvelables

L’installation pilotée par un logiciel gère la charge ou la décharge des conteneurs de batteries sur simple consigne de l’opérateur du réseau.

Sélectionné par le

EDF Énergies nouvelles a mis en service un système de stockage de 20 MW et 8,5 MWh couplant des batteries lithium-ion et un logiciel de conduite informatisée, dans le Nord de l’Illinois. Le système de stoc-

kage est composé de onze conteneurs de 1,8 MW, chacun équipé de batteries lithium-ion de type phosphate de fer lithié fabriquées par la société BYD

America. L’installation est pilotée par un logiciel de gestion de l’énergie développé par EDF Store & Forecast. Il permet de gérer rapidement et précisément la charge ou la décharge de la batterie pour fournir ou absorber de la puissance en cas de baisse ou hausse de la fréquence, sur consigne de l’opérateur de réseau. Il peut ainsi être utilisé notamment pour lisser localement l’intermittence de la production éolienne ou solaire photovoltaïque et contribue à la stabilité de la fréquence du réseau électrique local. Outre le stockage pour le réseau, EDF a annoncé qu’il proposera dès 2016 un système couplant photovoltaïque et batteries pour le résidentiel. Une annonce qui met l’énergéticien directement en concurrence avec Tesla et ses Powerwall ! cc P. P.

C’est le nombre de téraoctets de données que les chercheurs de l’université de Southampton et de l’université d’Eindhoven sont parvenus à stocker sur un disque de la taille d’une pièce de monnaie. En cristal de quartz, le disque a une longévité de 13,8 milliards d’années et résiste à des températures de 1000 degrés celsius.

d’Intelligence Technologique

www.industrie-techno.com/fit N°986ccAVRIL 2016

moteurs de 13 kg chacun. Plutôt modeste, la batterie lithium-ion de 20 kWh est rechargée en permanence par une turbine de 36 kW tournant à régime constant à 96 000 tr/min. Une technologie déjà tentée par le passé par d’autres constructeurs mais sans grand succès. Pour lutter contre les frottements et vibrations très importantes à cette vitesse TechRules a développé des paliers hybrides mixant deux technologies : le coussin d’air et la lévitation magnétique. cc J.-F. P.

TechRules a mis au point un prolongateur d’autonomie basé sur une turbine entraînant un générateur produisant de l’électricité pour recharger la batterie.

Stockage EDF Énergies nouvelles dans le sillage de Tesla

360 10

Le+ Autonomie

D.R.

cc EN BREF

TENDANCES

Énergie Des cellules photovoltaïques tandem Le+ Industrialisable

La pérovskite intégrée à une cellule photovoltaïque à base de silicium porte son rendement à 18 %.

D.R.

Douze partenaires industriels et académiques de sept pays européens s’attaquent à la conception d’une cellule tandem composée de pérovskite et de silicium, dans le cadre du projet Cheops. Ils veulent ainsi coupler

les capacités de production éprouvées des cellules en silicium avec les très bons coefficients d’absorption de la lumière qu’offrent les matériaux pérovskite, en outre très peu coûteux. En captant un spectre de lumière plus large que les cellules simples, le rendement de telles cellules pourrait avoisiner les 30 % ! À plus long terme, les capacités de production actuelles conçues pour le silicium, n’auront peut-être besoin que d’adaptations mineures : la couche en pérovskite sera simplement ajoutée à la cellule conventionnelle afin d’agir comme un « booster » d’efficacité. Les chercheurs du CSEM et de l’EPFL ont déjà réussi à obtenir un rendement de conversion photovoltaïque de 21,2 % avec une cellule tandem, dont la commercialisation sera assurée par la start-up Oxford Photovoltaïcs et l’industriel Merck. cc P. P.

cc EN BREF

Intelligence Environnement artificielle Un gardien des océans Une oreillette connectée dans l’espace Le+ Précision des mesures Le+ Discrétion À l’occasion du Mobile World Congress de Barcelone, le fabricant japonais a levé le voile sur Xperia Ear, une oreillette connectée. Reliée par Bluetooth ou NFC au smartphone, elle permet de réaliser plusieurs actions grâce aux technologies de reconnaissance et de commandes vocales. Véritable assistant virtuel, l’oreillette peut guider l’utilisateur jusqu’à une destination, effectuer une recherche précise sur Internet, rédiger un message, passer un appel ou encore rappeler à chaque première connexion les rendez-vous clés qui attendent le propriétaire au cours de la journée. cm

L’oreillette intelligente devient un véritable assistant virtuel.

Sentinel-3A a été mis sur orbite avec succès le 16 février.

Lancement réussi pour Sentinel-3A, le troisième satellite de la flotte européenne, le mardi 16 février 2016. Dans le cadre du programme Copernicus, le satellite mesurera dans six mois la hauteur des mers, l’épaisseur des glaces, la température de surface et la «couleur» des océans. L’océan joue en effet un rôle essentiel dans l’équilibre du climat terrestre. Rejoint en 2017 par son jumeau Sentinel3B, il fournira aussi des données sur l’atmosphère et les surfaces continentales. Construit par Thales Alenia Space, Sentinel-3A est doté de deux instruments optiques et deux instruments micro-ondes pour la topographie. Ses données seront diffusées librement via la plate-forme PEPS ouverte à tous.cm

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TENDANCES

Conception Les baskets s’impriment en 3D Le+ Polyvalence

La semelle imprimée en 3D amortit les chocs.

Pour fêter ses 20 ans, l’américain Under Armour a présenté une chaussure de sport qui intègre une semelle intermédiaire fabriquée par impression 3D. Elle permet de répondre aux besoins d’amortissement liés aux entraînements intensifs. Pour optimiser le produit, les équipes de R&D ont adopté une méthode de conception générative. cm

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Robotique Un humanoïde étonnant d’agilité Sa démarche n’est pas toujours très stable. Il

vacille, parfois chute, mais il sait se relever tout seul. La dernière version du robot Atlas a récemment fait montre de ses prouesses technologiques dans une vidéo mise en ligne par Boston Dynamics, la start-up de robotique rachetée par Google en 2013. Ce robot bipède a initialement été développé dans le cadre du Darpa Robotics Challenge (DRC), une course d’obstacles pour robots organisée par l’agence américaine pour les projets de recherche avancée de défense. La vidéo montre Atlas se déplacer dans la neige sur un terrain accidenté, et saisir des paquets pour les ranger sur une étagère. Conçu pour évoluer à l’extérieur et à l’intérieur, le robot est alimenté par une batterie électrique mais est actionné par un système hydraulique. Son buste et ses jambes sont dotés de différents capteurs pour l’équilibre et le bipède embarque, au niveau de la tête, un Lidar et des caméras stéréo pour naviguer, éviter les obstacles et évaluer l’inclinaison du terrain. cc J. R.

Le+ Sait se relever

Atlas, le robot bipède de Boston Dynamics se déplace sur les terrains les plus accidentés.

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cc EN BREF

TENDANCES

RÊalitÊ virtuelle Pour dynamiser les points de vente Le Shopping Innovation Lab, centre d’innovation dÊdiÊ à la grande distribution et au commerce du futur, ouvre une plateforme technologique pour crÊer de nouvelles approches commerciales et des services centrÊs sur le consommateur. Parmi les

services de dĂŠveloppement et de tests d’innovations proposĂŠs en magasin ďŹ gure une salle de rĂŠalitĂŠ virtuelle immersive (Cave). AssociĂŠ Ă la solution Perfect Shelf basĂŠe sur la plateforme 3DExperience de Dassault Systèmes, le Cave permettra de naviguer et interagir avec le jumeau virtuel Le+ Explorer toutes les options d’un magasin. Dans cet univers virtuel, les enseignes peuvent ĂŠvaluer les campagnes d’appels et de lancements de produits, crĂŠer de nouveaux concepts de magasin et amĂŠliorer l’efďŹ cacitĂŠ du merchandising au quotidien dans le but d’optimiser l’expĂŠrience d’achat des clients. cc J.-F. P.

D.R.

Le Cave permettra de naviguer et interagir avec le jumeau virtuel d’un magasin.

cc EN BREF

Environnement Pigeons connectĂŠs ! Le+ DiscrĂŠtion Le pigeon porte un mini sac Ă dos contenant un GPS et des capteurs.

La start-up Plume Labs a ĂŠquipĂŠ des pigeons d’un tracker GPS et d’une dizaine de capteurs pour mesurer le niveau de pollution de l’air londonien aux heures de pointe (ozone, composĂŠs organiques volatils et dioxyde d’azote). Prochaine ĂŠtape: mettre au point, avec le CNRS, un capteur personnel nomade en temps rĂŠel. Bienvenue Ă l’ère du ÂŤQuantiďŹ ed EnvironmentÂť! cm

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TENDANCES

Biotechnologies Les micro-organismes sous contrĂ´le Le+ ProductivitĂŠ

Une seule goutte de produit sufďŹ t pour analyser un ĂŠchantillon.

FondÊe en 2015, la start-up Millidrop a mis au point un automate de criblage haut dÊbit basÊ sur la technologie milliuidique pour rÊpondre au besoin d’analyses de micro-organismes avec des instruments compacts. Dans les dÊtails, la

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technologie milli-uidique repose sur la miniaturisation des cultures cellulaires (bactĂŠries, champignons, algues ou levures). Le milieu de culture de l’Êchantillon n’est plus une boĂŽte de PĂŠtri ou un incubateur, mais une goutte, d’une centaine de nanolitres Ă quelques picolitres. Chaque goutte est un rĂŠservoir indĂŠpendant qui peut ĂŞtre manipulĂŠ individuellement. Ainsi, le système suit plusieurs milliers de rĂŠactions en parallèle dans des gouttes millimĂŠtriques, sans ĂŠvaporation ni contami-

cc EN BREF

Logistique Robots portuaires made in France

L’un des grands dĂŠďŹ s des exploitants portuaires est de minimiser le temps de prĂŠsence des navires Ă quai. Mais actuellement, seuls les plus grands ports du monde ont automatisĂŠ le transport des conteneurs du quai aux stockeurs. Pour les autres ports, ce transfert s’effectue encore de manière manuelle. Les choses pourraient bientĂ´t changer avec le programme français de R&D Vasco. Il vise Ă mettre au point un robot spĂŠcialisĂŠ pour le transfert de conteneurs. Un premier Le+ Automatisation dĂŠmonstrateur doit ĂŞtre dĂŠployĂŠ dès 2017 sur un site d’essais. cm Vasco organise de manière autonome le ux des conteneurs dans les ports.

1800kg C’est le poids d’une voiture que sont parvenus à tracter six robots miniatures, de 17 grammes chacun. Ils ont ÊtÊ ÊlaborÊs par des chercheurs de l’universitÊ de Stanford qui se sont inspirÊs des fourmis et des geckos.

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N°986ccAVRIL 2016

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nation entre les cultures. Selon la start-up, diminuer la taille des ĂŠchantillons permettrait d’augmenter la productivitĂŠ d’un facteur mille et d’Êtudier, par exemple, la diversitĂŠ phĂŠnotypique d’une population de bactĂŠries. Spin-off de l’ESPCI ParisTech, la jeune pousse a rĂŠcemment levĂŠ un million d’euros auprès de Quadrivium 1, le fonds d’amorçage de Seventure Partners. Cette augmentation de capital doit lui permettre de lancer la production de l’automate Millidrop Analyzer. Millidrop travaille aussi sur une gĂŠnĂŠration d’instruments de diagnostic in vitro, le MilliDrop DIV, prĂŠvu pour le marchĂŠ en 2019. Il permettra d’identiďŹ er les agents infectieux et les doses d’antibiotiques nĂŠcessaires pour les ĂŠradiquer. cc P. P.

TENDANCES

Maintenance Les pannes de trains anticipées

Le+ Réactivité

Santé Pour un sommeil profond Le+ Qualité du sommeil

D.R.

Anticiper les pannes 30 minutes à l’avance sur les 180 nouvelles rames connectées du réseau Transilien construites par Bombardier.

C’est le premier objectif que s’est fixé la SNCF dans le cadre d’un programme de maintenance prédictive, présenté à l’occasion du salon Big data qui s’est tenu début mars à Paris. Dans cette optique, la SNCF a développé, en collaboration avec le cabinet Quantmetry, un modèle prédictif alimenté par une batterie de données. « Chaque rame est équipée de 7 à 8 ordinateurs à bord et émet 70 000 données par mois. Mais il y a aussi les données des comptes-rendus de maintenance ou encore les données de météo qui sont déjà présentes dans les systèmes d’information de la SNCF », détaille Héloïse Nonne, data scientist chez Quantmetry. Les données sont ensuite stockées de manière distribuée sur Hadoop et traitées grâce à la technologie Spark.

cc EN BREF

Chaque rame est équipée de 7 à 8 ordinateurs à bord et émet 70 000 données par mois.

Côté algorithmes, le choix s’est porté sur une technique d’apprentissage automatique : les forêts aléatoires. Pour améliorer le système, les équipes cherchent à aller au-delà des simples prédictions. Objectif : les intégrer dans un système global de management de la maintenance en fonction des installations et des moyens humains disponibles.cc J. R.

Imaginé par la start-up Rythm, le bandeau connecté Dreem surveille les ondes cérébrales, analyse les cycles du sommeil et améliore le sommeil par des stimulations sonores. Il s’adresse notamment aux patients atteints de la maladie d’Alzheimer, qui a la particularité d’impacter le sommeil profond. « Cela provoque un cercle vicieux car le manque de sommeil accélère la dégénérescence » note Aurélien Charpier-Serre, membre de la start-up. cm

TENDANCES

Logiciel Algorithmes pour robots déformables Le+ L’agilité La difficulté est de contrôler et de maîtriser la déformation du robot.

L’Institut de recherche des sciences du numérique (Inria) planche sur des robots déformables. La grande difficulté est de mettre au point des algorithmes pertinents pour le pilotage et le design de ces robots hors norme. Les scientifiques font notamment appel à la méthode des éléments finis pour résoudre de lourds calculs impliquant de nombreuses équations aux dérivées partielles. Ces robots pourraient se révéler particulièrement utiles dans le domaine chirurgical pour abîmer le moins possible les tissus des patients. cm

Agriculture Les lunettes qui comptent les pucerons Le+ Aide à la décision

À l’occasion du salon de l’Agriculture, l’entreprise Adventiel, spécialiste de l’ingénierie logicielle, a présenté une série d’applications basées sur les lunettes connectées Vuzix. L’entreprise a, par exemple,

mis au point le démonstrateur d’une application qui permet de compter les pucerons sur les artichauts. « C’est un moyen de connaître le niveau d’infestation et de savoir s’il faut traiter ou non une parcelle », précise Vincent Jamet, directeur du développement d’Adventiel. De manière générale, la fonctionnalité de saisie vocale et le système d’affichage dont sont équipées les lunettes permettent à l’agriculteur de garder les mains libres pour manipuler plus facilement les

cultures et de réaliser des comparaisons par rapport à un référentiel. Aujourd’hui, Adventiel développe, en collaboration avec l’institut technique Arvalis, une application qui permet de suivre les différents stades de mûrissement des feuilles d’une céréale et d’identifier les maladies. « C’est un outil d’aide à la décision pour les agriculteurs. Si l’on traite trop tôt la céréale, il y a un risque que la maladie revienne tandis que si on traite trop tard, l’opération risque d’être inutile et de générer des coûts superflus », assure Vincent Jamet. À l’avenir, l’outil pourrait être utilisé pour bâtir une base de données qui sera partagée entre agriculteurs pour que chacun puisse être plus précis et plus pertinent dans la surveillance de ses récoltes ou de ses troupeaux. cc J. R.

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D.R.

cc EN BREF

TENDANCES

Vision industrielle La signature spectrale maĂŽtrisĂŠe

D.R.

L’analyse hyperspectrale devient utilisable dans l’industrie. La signature spectrale des

objets, liĂŠe Ă leurs propriĂŠtĂŠs chimiques et molĂŠculaires spĂŠciďŹ ques, peut ĂŞtre dĂŠtectĂŠe par des camĂŠras hyperspectrales. L’utilisation de ces systèmes ĂŠtait jusque-lĂ rĂŠservĂŠe aux seuls domaines de la spectroscopie et chimiomĂŠtrie. Mais le spĂŠcialiste allemand de la vision industrielle Stemmer Imaging vient de signer un accord de coopĂŠration avec la sociĂŠtĂŠ autrichienne Perception Park, pour la distribution de nouveaux systèmes de vision industrielle basĂŠs sur sa technologie Chemical Le+ PrĂŠcision Color Imaging (CCI). Perception Park a dĂŠveloppĂŠ une plateforme gĂŠnĂŠrique de La prise de vue traitement de donnĂŠes qui met Ă disposihyperspectrale de cette main rĂŠvèle tion des mĂŠthodes scientiďŹ ques d’analyse ses vaisseaux hyperspectrale encapsulĂŠes, facilement sanguins. applicables. DiffĂŠrents types de camĂŠras peuvent ĂŞtre utilisĂŠs par cette plateforme via les interfaces de vision les plus courantes : CameraLink et GigE Vision. Les applications concernent l’agroalimentaire, par exemple pour distinguer la viande de la graisse et des os, le recyclage, pour diffĂŠrencier des matières plastiques, ou encore le domaine mĂŠdical. cc J.-F. P.

cc EN BREF

Énergie L’Êchangeur thermique brasse l’air et l’eau Le+ Performance Le principe de cet Êchangeur est brevetÊ par Terraotherme.

Un ĂŠchangeur thermique qui rĂŠcupère non seulement dans l’air son ĂŠnergie thermique, mais aussi son humiditĂŠ, a ĂŠtĂŠ dĂŠveloppĂŠ par la start-up nordiste Terraotherme. Après brassage, l’air qui ressort se retrouve Ă la tempĂŠrature de l’eau qu’il a rencontrĂŠe et il est saturĂŠ en eau. En bonus ce mĂŠlange air/eau permet de faciliter le traitement des poussières contenues initialement dans l’air. RĂŠsultat : une efďŹ cacitĂŠ multipliĂŠe par deux. cm

TENDANCES

cc JEAN-FRANÇOIS PREVÉRAUD jfpreveraud@industrie-technologies.com

Un Golden Gate à géométrie variable onnu dans le monde entier, le Golden Gate Bridge unit depuis 1937 les deux rives du détroit fermant la baie de San Francisco. Long de 1970 m, sa travée centrale située à 67 m au-dessus de l’eau mesure 1280 m. Symbole de San Francisco, c’est aussi l’un de ses axes de circulation majeurs, emprunté chaque année par plus de 42 millions de véhicules. Le tablier comporte six voies de circulation, mais le trafic n’est constant ni en termes de sens ni de densité. Afin d’adapter la capacité du pont à la demande, les autorités modifient plusieurs fois par jour le nombre de files de circulation dans chaque sens. Jusqu’à l’année dernière, des ouvriers déplaçaient pour cela des jalons enfichés tous les 8 mètres dans la chaussée. Juchés sur un camion circulant à bonne allure, ils récupéraient les jalons d’un côté du véhicule et les repiquaient avec dextérité de l’autre. De trois voies dans chaque sens, le pont était ainsi transformé en une vingtaine de minutes en quatre et deux voies opposées dans l’un ou l’autre sens. Mais ces simples jalons n’empêUne barrière chaient pas les accidents frontaux. Les automobile de blocs de béton rités les ont donc remplacés par une barrière a été installée de blocs de béton articulés entre eux à la sur le Golden Gate. manière d’une chaîne pouvant être déplacée rapidement d’un côté à l’autre d’une voie de circulation, grâce à un équipement spécial. C’est le Road Zipper System de Lindsay. Baptisé ici Moveable Median Barrier, il est constitué de blocs de béton de 305 x 810 x 910 mm, pesant 750 kg, assemblés par des goupilles métalliques verticales. Plus de 4 km de barrières mobiles ont ainsi été installés sur le pont et ses accès. Deux machines déplacent cette chaîne. Elles sont dotées d’une goulotte en S qui soulève la barrière à l’avant gauche de la machine et la redépose à l’arrière droit. Il lui faut une vingtaine de minutes pour déplacer les 2 kilomètres de barrière du pont. Ce système a été finalisé en juillet dernier. Et ça, c’est nouveau! cm

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Retrouvez chaque mardi la chronique de Jean-François Prevéraud en vous abonnant à notre newsletter www.industrie-techno.com

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N°986ccAVRIL 2016

Algorithmes Le deep learning contre la cécité Le+ Détection précoce

À partir d’images de fond d’œil, l’algorithme révèle les anomalies de la rétine.

Un algorithme mis au point par la start-up DreamUp vision détecte la rétinopathie diabétique. Cette patho-

logie est la première cause de cécité au sein de la population active, et peut être évitée lorsque la maladie est détectée suffisamment tôt. Concrètement, l’algorithme révèle des microanévrismes, des tâches ou le mauvais état des artères, sur des images de fond d’œil réalisées à partir d’un rétinographe. Il fonctionne grâce à un modèle mathématique qui a été « nourri » de 90 000 images de fond d’œil de patients. Il dépiste la maladie et détermine son stade de développement, aussi efficacement qu’un ophtalmologiste. Des premiers essais cliniques sont prévus dans les prochaines semaines et les membres de l’équipe espèrent commercialiser leur solution d’ici un an et demi. À terme, la technologie pourrait être déclinée afin de détecter d’autres pathologies. cc J. R.

cc EN BREF

Design Des taxis volants sur la Seine ? Le+ Éviter les embouteillages

Les Parisiens auront peutêtre l’occasion de voir bientôt la Sea Bubble sur la Seine.

C’est le nouveau défi d’Alain Thébault. Le navigateur à l’origine de l’hydroptère, un bateau qui sort de l’eau lors de sa mise en vitesse grâce à des patins immergés, envisage désormais de créer un véhicule fluvial volant zéro émission pour désengorger le trafic urbain. Sa Sea Bubble est un hydroptère offrant quatre places, conçu avec le champion de planche à voile suédois Anders Bringdal. Alain Thébault a d’ores et déjà créé une start-up, et imagine de faire naviguer un prototype à l’échelle 1 dès la fin du printemps sur la Seine ! cm

D.R.

QUOIQUE…

TENDANCES

Le+ Étudier la planète Mars

cc EN BREF

Spatial C’est parti pour Exomars

D.R.

Décollage réussi pour Exomars ! La fusée

russe Proton, embarquant un satellite destiné à tourner en orbite martienne et un module de démonstration, s’est envolée le 14 mars depuis le Kazakhstan. Le satellite Trace Gas Orbiter (TGO) doit atteindre Mars, à partir du 19 octobre. Il étudiera l’atmosphère de Mars ainsi que son évolution, d’où le nom d’Exomars, exo, pour exobiologie, la science qui recherche les traces de formes de vie extraterrestre. Il servira d’autre part de relais de télécommunications vers la Terre pour les missions en opération à sa surface. Le satellite étudiera avec ses instruments russes et européens les gaz présents

Le satellite lancé avec succès devrait atteindre Mars en octobre.

à l’état de traces dans l’atmosphère martienne tels que le méthane ou d’autres hydrocarbures. Pour préparer la suite de la mission, la fusée Proton a également emporté un module de démonstration de descente et d’atterrissage. L’expérience tirée de sa descente permettra de préparer l’envoi d’une vraie plate-forme et d’un véhicule en 2018. Porté par l’Europe de l’espace (130 industriels sont impliqués dans le consortium européen créé pour la mission), Exomars comprendra en effet un deuxième volet en mai 2018, quand sera lancé un véhicule roulant chargé d’atterrir sur Mars. cc P. P.

Informatique Des chaises se rangent seules Le+ Automatisme Nissan a imaginé une application originale de technologies développées Ces chaises pour assister ont été dotées le garage des technologies d’assistance automatique au garage des véhicules. des voitures. Dans deux vidéos, le constructeur montre comment, d’un claquement de mains, elles peuvent être utilisées pour ranger… des chaises de bureau équipées de roues motorisées. cm

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MATÉRIAUX & CHIMIE

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CONCEPTION & DESIGN

Sur notre site Internet, le meilleur de la R&D en temps réel Aéronautique Les innovations de l’hélicoptère du futur

Carte interactive

Des technologies maturées dans l’automobile ou les smartphones font leur apparition… dans les hélicoptères. Aussi étonnant que cela puisse paraître, les hélicoptères bi-turbines pourraient ainsi être prochainement munis de systèmes stop and start, qui mettraient en sommeil l’un des deux moteurs une fois la vitesse de croisière atteinte. Autre innovation surprenante : des moteurs à… piston pour optimiser l’injection de carburant dans la chambre de combustion et, in fine, limiter la consommation. Affichage tête haute, écrans tactiles, pales et fenestrons de nouvelle génération et fabrication additive sont également au programme des fabricants pour réduire les émissions de CO2 et le bruit en améliorant la sécurité et en limitant les coûts. cm Hélicoptère

Incertain sur l’avenir de son parc nucléaire, EDF devra dans tous les cas de figure faire face à un mur d’investissements : grand carénage pour prolonger la durée de vie d’une partie des centrales, démantèlements à venir, enfouissement des déchets avec le projet Cigéo, investissements dans l’EPR, reprise de la branche réacteurs d’Areva, le tout en assurant sa propre transition vers les renouvelables… Autant de sujets qui mettent l’énergéticien à rude épreuve. Nous vous proposons un décryptage de cette situation délicate et des défis technologiques associés. cm EDF

de notre dossier de ce mois, découvrez les Français qui révolutionnent l’électronique avec du plastique. Plastique

Tribune Un changement de civilisation

nous fait changer de civilisation, estime le médecin spécialiste des NBIC Laurent Alexandre

Laurent Alexandre

Enquête Jobs à saisir

c Qui recrute en R&D ?

Pour le savoir, découvrez notre enquête sur le sujet.

Automobile Bientôt des pneus sphériques !

C’est un concept on ne peut plus original qu’a proposé le fabricant de pneus Goodyear sur son stand du Salon international de l’automobile de Genève. Pour les futurs véhicules autonomes, le fabricant imagine que les pneus pourraient être… sphériques, et reliés au véhicule par un système de lévitation magnétique. Goodyear a présenté un modèle de ce concept pneu, Eagle-360, imprimé de surcroît en 3D cm Goodyear

R&D

@IT_technologies La communauté de l’innovation hub Industrie & Technologies IndustrieTechno

Réseaux

d’Intelligence Technologique Un pancréas artificiel a été mis au point par la start-up Diabeloop. Composé d’un capteur et d’une pompe reliés à un smartphone, il délivre automatiquement les bonnes doses d’insuline grâce à des algorithmes développés par le CEA.

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D.R.

ABONNÉS

c En complément

c L’intelligence artificielle

Énergie Pourquoi EDF est dans la tourmente

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électronique organique

La créativité libérée

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Start-up

Dix pépites à suivre

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Fabrication

ElorPrintTec, tremplin pour l’électronique du futur

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Durabilité

Encapsuler pour gagner en longévité

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innovationS

Le plastique c’est fantastique

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électronique verte

L’impact écologique en questions

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EN COUVERTURE

éLEcTroniquE La révolution plastique à côté de l’électronique silicium, une autre électronique se développe, celle des semi-conducteurs organiques basés sur des polymères. Imprimables sur des substrats que l’on peut tordre et enrouler, ces matériaux font la part belle à la créativité. Plus fragiles que dans l’électronique classique, ils doivent aussi relever le défi de leur industrialisation.

e point commun entre un tique permettront d’inventer des usages non écran qui s’enroule, un abat- accessibles à la technologie silicium. jour qui émet de la lumière, des Toutefois, ces nouvelles applications présenvêtements intelligents et une tent des stades de développement très hétérointerface neuronale ? Tous ces gènes. Le marché le plus mûr est celui de l’afdispositifs ont pu être développés grâce aux fichage Oled. Le photovoltaïque organique, lui, avancées de l’électronique organique. Cette est en voie d’industrialisation. D’autres appliélectronique ne fait pas appel au silicium cations, comme les interfaces neuronales ou mais à des matériaux issus de la chimie du les textiles intelligents issus de la bioélectronicarbone, comme des polymèque, sont beaucoup plus res et des petites molécules. embryonnaires. L’éLECTRONiqUE On parle alors d’électronique pLasTiqUE Malgré leurs nombreux plastique. avantages, les semi-conducpERmETTRa Les matériaux organiques d’iNVENTER teurs organiques ont un UsagEs présentent un avantage de dEs défaut : leur faible durée de NON aCCEssibLEs taille. Ils sont solubles dans à La TEChNOLOgiE vie. Pour combler cette faille, des solvants, on peut donc en siLiCiUm. l’objectif est de mettre au point des matériaux actifs faire des encres et les imprimer sur des substrats flexiplus stables et de nouveaux bles de grandes surfaces. Ces procédés, peu procédés d’encapsulation souples. L’autre onéreux, rendent accessible la technologie grand défi est de propulser les innovations à de petits acteurs comme les start-up, qui se académiques en innovations industrielles. C’est le challenge de la nouvelle plateforme font de plus en plus nombreuses. Pour autant, si dans certains cas, comme l’af- ElorPrintTec. Se pose enfin la question de fichage, l’électronique organique peut être uti- son impact environnemental. Dans la perslisée à la place de l’électronique classique, l’ob- pective de l’essor des dispositifs électronijectif n’est pas de remplacer une technologie ques jetables, certains chercheurs tentent par l’autre. Les deux approches vont coexister, d’ores et déjà d’inventer une électronique car les caractéristiques de l’électronique plas- biodégradable. cm

Audi, après avoir adopté la LED, s’apprête à passer à l’Oled. Cette technologie lui permettra de confectionner des feux arrière animés, avec une multitude de segments distincts en trois dimensions, telles des sculptures.

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EN COUVERTURE

Électronique organique La créativité libérée L’électronique organique s’est déjà invitée dans nos écrans avec les Oled. Mais sa souplesse et ses procédés de fabrication peu coûteux ouvrent la porte à une myriade de nouvelles applications, du papier peint émetteur de lumière aux films photovoltaïques, en passant par des textiles connectés et des interfaces neuronales.

P

as de doute, FlexEnable sait se faire remarquer. Cette start-up britannique a créé le buzz lors du dernier Mobile World Congress de Barcelone en dévoilant un écran qui s’enroule autour du poignet, créant ainsi une smartwatch dotée d’un affichage XXL. Il ne s’agit là que d’un prototype, mais cette prouesse en dit long sur les possibilités infinies qu’offre l’électronique organique. «On parle aussi d’électronique plastique, car l’électronique organique ne fait pas appel au silicium, mais à des matériaux issus de la chimie du carbone, comme des polymères et des petites molécules, capables d’absorber la lumière et de transporter des charges», explique Lionel Hirsch, physicien chercheur au laboratoire de l’Intégration du matériau au système (IMS) et directeur du groupement de recherche en électronique organique.

Ces découvertes remontent à une quarantaine d’années, mais la technologie suscite aujourd’hui un vif intérêt. Le cabinet IDTechEx estime que le marché mondial de l’électronique organique, imprimée et flexible pèsera plus de 69 milliards de dollars en 2026, contre 26,5 milliards cette année. cc Imprimer

flexibles

sur des substrats

Les conférences sur le sujet se multiplient et le salon Printed Electronics Europe, qui se tiendra fin avril à Berlin, devrait rassembler près de 2500 participants. Parmi eux: LG, Coca-Cola, Electrolux, JCDecaux ou encore Bosch et Engie. En France, une filière industrielle se structure grâce aux actions réalisées par l’Association française de l’électronique imprimée (Afelim). Fondée il y a cinq ans, elle regroupe aujourd’hui une soixantaine de membres.

Cet engouement puise sa source dans les nombreux avantages qu’offre l’électronique organique. « Les matériaux organiques sont solubles dans des solvants, on peut donc en faire des encres et les imprimer sur des substrats flexibles, qu’il est possible de tordre, d’enrouler, voire de froisser », détaille Lionel Hirsch. Grâce aux différents procédés d’impression, comme le jet d’encre, le roll to roll ou encore la sérigraphie, il est possible de réaliser des fonctions électroniques distribuées sur de grandes surfaces et à faibles coûts. Ces méthodes de fabrication ne nécessitent pas de salles blanches, ni de chauffage à très hautes températures, et sont beaucoup moins complexes que les procédés propres à l’électronique silicium. De ce fait, les investissements nécessaires sont beaucoup plus faibles, alors que seuls quelques géants dans le monde ont les moyens de produire les microprocesseurs de l’électronique inorganique. « Pour l’électronique organique, les investissements se comptent en quelques dizaines de millions d’euros », estime le physicien. C’est 100 fois plus pour l’électronique classique.

DEUX VOIES DE FABRICATION : L’ÉVAPORATION ET LES PROCÉDÉS D’IMPRESSION

Utilisée pour l’Oled, elle consiste à chauffer le matériau pour le vaporiser afin qu’il se dépose sur la surface d’un substrat.

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La sérigraphie

Le motif est tracé sur une grille qui fait pochoir. L’encre est poussée à travers. Un procédé lent mais économique.

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Le roll to roll

La flexographie

L’héliogravure

Un substrat est enroulé en forme de bobine. Le roll to roll permet d’imprimer sur de grandes surfaces en continu et à très bas coûts.

Elle fait intervenir un rouleau tampon comportant la forme à imprimer. La résolution est meilleure que celle de la sérigraphie.

Variante de la flexographie. Elle permet de déposer l’encre sur des motifs en creux. Cette technique offre de bonnes résolutions.

Le jet d’encre

On dépose directement et uniquement la quantité d’encre nécessaire sous le contrôle d’un ordinateur.

P. GUITTET ; D. R.

L’évaporation sous vide

ÉLECTRONIQUE ORGANIQUE

Des technologies complémentaires L’électronique organique ne vise pas à remplacer l’électronique silicium. Ce sont deux technologies complémentaires, dédiées à des applications différentes. Chacune présente ses propres avantages et inconvénients.

Avec des

Avec du

polymères

silicium

l’électronique plie mais ne rompt pas

l’électronique résiste mais casse

c AVANTAGES Souple, robuste, fabrication sur de grandes surfaces et à faibles coûts grâce à l’impression. c INCONVÉNIENTS Durée de vie limitée (5 ans pour le photovoltaïque organique, ou OPV), faible rendement (environ 5 % pour l’OPV), faible densité des circuits et vitesse de fonctionnement réduite.

c AVANTAGES Durée de vie importante (20 ans pour le photovoltaïque), rendement élevé (14 % pour le photovoltaïque), forte densité des circuits, rapidité de fonctionnement.

c APPLICATIONS Objets connectés nomades et/ou jetables, biométrie, textiles intelligents, interfaces neuronales, design.

c INCONVÉNIENTS Pas souple, cassable, non conformable, coûts de fabrication élevés.

D. R.

c APPLICATIONS Haute performance, processeurs, calculs.

Toutes ces caractéristiques offrent un champ d’applications extrêmement large, dont les stades de développement sont très variés. Aujourd’hui, le marché le plus mûr est celui de l’Oled, cette diode électroluminescente organique qui s’invite dans les écrans de nos télévisions et de nos smartphones. «Selon nos estimations, le marché des Oled pèsera 17 milliards de dollars en 2016 et près de 50 milliards de dollars en 2026 », précise Guillaume Chansin, analyste chez IDTechEx. « C’est une réalité industrielle, notamment en Asie où des entreprises comme LG, Sony ou encore Samsung misent énormément malgré des coûts de fabrication encore élevés», ajoute Lionel Hirsch. En effet, pour des questions de stabilité, l’Oled n’est pas encore imprimée mais déposée par évaporation sous vide. Le résultat est séduisant par le meilleur rendu des couleurs et le meilleur angle de vue que ceux proposés par les écrans LCD, car avec l’Oled chaque pixel émet de la lumière. Prochain défi? La fabri-

quer sur des substrats plastiques pour rendre les écrans plus souples et donc plus résistants. «On pourrait faire tomber notre smartphone par terre et il rebondirait », imagine Lionel Hirsch. Des prototypes ont déjà été présentés, mais les connectiques sur plastique sont encore beaucoup trop fragiles pour être commercialisées. cc Faciles

à manipuler les Oled séduisent les designers

Si dans certains cas, comme celui de l’affichage, l’électronique organique peut être utilisée à la place de l’électronique classique, l’objectif n’est pas de remplacer une technologie par l’autre. Les experts du secteur sont unanimes : les deux approches ne vont pas s’opposer mais coexister, car les caractéristiques de l’électronique plastique lui permettront d’inventer de nouveaux usages et d’occuper de nouveaux territoires non accessibles à la technologie silicium. « Par exemple, pour l’éclairage, on ne verra jamais des

ampoules faites d’Oled. Les LED font déjà très bien l’affaire. En revanche, n’importe quelle surface pourra émettre de la lumière, comme un poster, un papier peint ou encore un abat-jour », avance Lionel Hirsch. Les Oled séduisent ainsi particulièrement les architectes et designers car elles sont beaucoup plus faciles à manipuler et laissent place à la créativité. Là aussi, la technologie s’est déjà fait une place sur le marché. Basée à Toulon, la start-up Astron Fiamm, spécialiste de l’éclairage Oled, commercialise des produits sous la marque Blackbody et collabore avec une batterie d’architectes et de designers, dont Philippe Starck. Autre application en voie d’industrialisation : les cellules photovoltaïques organiques (OPV). Basé près de Nantes, le groupe Armor est spécialisé dans la formulation et l’enduction de plusieurs couches d’encre sur un film polyester grâce au procédé roll to roll. En 2010, l’entreprise a souhaité transférer ce savoir-faire AVRIL 2016ccN°986

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sur les technologies OPV avec le projet Beautiful light. Elle prévoit de débuter l’industrialisation de ses films photovoltaïques dans le courant de l’année. Capacité de production visée : 1 million de mètres carrés par an. Pour passer du stade de laboratoire au stade industriel, deux principaux défis ont dû être relevés : ajuster les formulations pour conserver la qualité d’enduction et utiliser des composants plus respectueux de l’environnement que ceux employés en laboratoire. La première génération de films photovoltaïques aura un rendement de 4 %. « Ce taux peut paraître faible mais il ne faut pas oublier que les usages visés sont différents du photovoltaïque classique », explique François Barreau, en charge du business développement chez Armor.

Pour l’heure, le groupe nantais a noué différents partenariats avec des acteurs du mobilier urbain et de l’outdoor. « Nous visons des applications non connectées au réseau. L’idée est d’apporter de l’autonomie énergétique aux objets. Le mobilier urbain est une de nos cibles mais il y a aussi toute la partie nomade », ajoute-t-il. L’entreprise espère, par ailleurs, doubler, voire tripler le taux de rendement à très court terme. cc Des

applications de biométrie de rupture

Côté application inédite, la start-up grenobloise Isorg sait aussi se distinguer. En partenariat avec le britannique FlexEnable, elle a dévoilé en début d’année un capteur d’empreintes digitales de grande surface

L’électronique hybride allie souplesse et performance Les systèmes hybrides allient la souplesse de l’électronique organique à l’efficacité des systèmes classiques en silicium.

c L’expression électronique

organique est un abus de langage. En effet, elle n’utilise pas que des matériaux organiques. Des matériaux inorganiques sont ajoutés pour remplir certaines fonctions. «Cependant, on parle d’électronique organique quand le cœur du dispositif est organique»,

26

N°986ccAVRIL 2016

explique Solenn Bersson, chercheuse au CEA Ines. Si des signaux de base peuvent être recueillis par des matériaux organiques, le traitement de ces informations nécessite plus de rapidité de fonctionnement. On crée donc des systèmes hybrides qui allient les deux technologies afin de conserver

la souplesse de la première et d’ajouter l’efficacité de la seconde. Le CEA Ines a, par exemple, développé un dispositif photovoltaïque doté d’un cœur hybride et dont le meilleur rendement atteint 17%, contre 9% pour un dispositif photovoltaïque dont le cœur est organique.

sur un substrat plastique pour des applications de biométrie de rupture. « Grâce à ce capteur, il est possible de réaliser une empreinte palmaire, mais aussi de cartographier le réseau veineux de la main, ce qui nous permet d’avoir plus d’informations et d’élever le niveau de fiabilité », précise Jean-Yves Gomez, le cofondateur et PDG d’Isorg. Dans les détails, le capteur a été réalisé en déposant, par voie d’impression, des photodétecteurs organiques, développés par la jeune pousse grenobloise, sur une matrice active à base de transistors organiques en couches minces, mise au point par l’entreprise britannique. Grâce à sa finesse (0,3 mm d’épaisseur) et à sa flexibilité, le capteur peut épouser la forme et la surface de nombreux objets du quotidien. Les deux entreprises imaginent, par exemple, qu’un tel capteur puisse être intégré au volant d’une voiture pour identifier son conducteur dès la prise en main. Mais les usages les plus spectaculaires sont à chercher du côté de la bioélectronique organique. Ce sont aussi ceux dont le développement est le plus embryonnaire. « Il s’agit de créer une interface entre l’électronique et la biologie », explique George Malliaras, responsable du BEL, laboratoire commun des Mines Saint-Etienne et Armines. Les matériaux organiques sont particulièrement intéressants pour deux raisons : leur propriété mécanique rend l’interface conformable et non invasive pour le corps humain et leur conductivité mixte, à la fois électronique et ionique, offre une meilleure communication. Le BEL planche sur trois axes de travail. L’un consiste à développer des biocapteurs pour le diagnostic in vitro, notamment pour réaliser des études de toxicologie dans le cadre du développement de nouveaux médicaments. George Malliaras s’est lui concentré sur le développement d’interfaces neuronales pour réaliser une cartographie fonctionnelle de la surface du cerveau, écouter son activité pour prédire des crises d’épilepsie ou encore stimuler certaines régions dans le cadre du traitement de maladies neurodégénératives. En collaboration avec le professeur Christophe Bernard, de l’Inserm Marseille, son équipe est parvenue à mettre au point une élec-

D. R.

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ÉLECTRONIQUE ORGANIQUE

TROIS APPLICATIONS DE LA BIOÉLECTRONIQUE

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Le diagnostic in vitro utilise des biocapteurs notamment pour les études toxicologiques dans le développement de nouveaux médicaments. Ils permettent de ne plus avoir recours à des tests réalisés sur des animaux.

Intégrée aux tissus, la bioélectronique organique permet d’enregistrer des données très précises sur notre état de santé sans être invasive. Le projet Autonotex vise à intégrer cette technologie dans les vêtements professionnels et dans les draps médicaux.

Une cartographie fonctionnelle de la surface du cerveau a pu être réalisée par cette interface bidirectionnelle. Elle permet aussi d’enregistrer l’activité neuronale ou encore de stimuler certaines régions dans le cadre de maladies neurodégénératives.

trode 100 % biocompatible faite à partir de carbone. Doté de transistors organiques, le support est épais de quelques microns, extrêmement souple et très résistant, presque comme un film de cellophane. Testée sur l’animal, l’électrode a permis d’enregistrer l’activité cérébrale avec dix fois plus de précision que les électrodes classiques.

textile connecté pour des draps médicaux

D. R.

cc Un

Une dernière équipe du laboratoire BEL travaille sur les textiles intelligents et participe au programme Autonotex. Piloté par le groupe Mulliez-Flory et

financé par Bpifrance, il regroupe treize partenaires académiques et industriels. Objectif : intégrer l’électronique dans des textiles pour créer des vêtements professionnels intelligents et des draps médicaux connectés. La première application doit servir à réduire le niveau de risque lorsque des policiers ou des pompiers sont en intervention. Par exemple, un capteur de température intégré à l’uniforme permettra d’alerter le professionnel lorsque la température du lieu où il se trouve dépasse un certain seuil. Quant aux draps médicaux connectés, l’objectif est d’améliorer le suivi des patients atteints d’Alzheimer grâce à des capteurs

capables d’enregistrer le niveau de température et l’activité cardiaque du malade ou encore le taux d’humidité du lit. Dans le cadre de ce projet, les chercheurs, dirigés par Esma Ismailova, doivent développer des interfaces capteurpeau non invasives et biocompatibles. « Le challenge est complexe car les capteurs devront à la fois être performants, non toxiques, conformables et résister aux lavages répétitifs », précise la chercheuse du laboratoire BEL. En 2015, son équipe était déjà parvenue à créer des électrodes textiles. La technique utilisée pour intégrer des polymères conducteurs dans le tissu est particulièrement originale. « Nous nous inspirons du procédé de teinture des kimonos » explique Esma Ismailova. La méthode ancestrale consiste à déposer de la pâte de riz sur le contour du motif souhaité, comme une fleur par exemple, pour réaliser un pochoir. « Lorsque le tissu est ensuite baigné dans le colorant, celui-ci va se répandre sur toutes les parties non protégées par la pâte de riz et on voit ainsi apparaître la fleur » poursuit la chercheuse qui a remplacé la pâte de riz par du PDMS liquide, un polymère hydrophobe, et le colorant par un polymère organique conducteur : le Pedot : PSS. Reste aux équipes à trouver rapidement le moyen d’industrialiser ce procédé, car un prototype de drap connecté doit être présenté dans un an avec, en ligne de mire, la commercialisation d’un premier produit fin 2018. « Outre les questions de stabilité et de rendement, le passage de l’échelle du laboratoire à l’échelle industrielle constitue l’un des principaux challenges de l’électronique organique, estime Lionel Hirsch. Les outils ne sont pas les mêmes et les procédés de synthèse des matériaux doivent être simplifiés. » Un constat partagé par Philippe Popovic, président de l’Afelim. D’après lui, le gap entre laboratoire et industrie ne pourra être comblé que si les technologues travaillent avec les clients finaux. « Cette collaboration permettra de trouver des « killer apps » qui emporteront toute la filière » assure-t-il. cm ccJULIETTE RAYNAL jraynal@industrie-technologies.com

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EN COUVERTURE

Start-up Dix pépites à suivre

P

as de salles blanches, des processus moins longs et moins complexes… Les méthodes de fabrication de l’électronique organique sont beaucoup plus abordables que celles de l’électronique classique. Cette caractéristique rend la technologie accessible aux petites structures. Depuis quelques années, les jeunes pousses bourgeonnent, notamment dans l’Hexagone. ccSolarWindoW TechnologieS

Revêtement pour gratte-ciel solaire

SolarWindow Technologies a présenté en août dernier sa fenêtre solaire transparente. Sa technologie consiste à recouvrir les surfaces vitrées des buildings de couches ultrafines d’un revêtement liquide constitué de polymères organiques, de carbone et d’hydrogène. Des conducteurs transparents gui-

dent ensuite la lumière vers le bord de la fenêtre jusqu’à une interface qui permet à un électricien de connecter la fenêtre solaire au réseau électrique de l’immeuble. Le dispositif permettrait non seulement de transformer la lumière naturelle en électricité, mais également la lumière artificielle et ombragée. Cette start-up américaine mène actuellement une levée de fonds afin de commercialiser ses fenêtres solaires transparentes. Elle prévoit une mise sur le marché dans moins de deux ans. ccMicrooled

Écrans Oled miniatures pour applications de précision

Dix ans après sa création, la start-up Microoled vise les 10 millions d’euros de chiffre d’affaires en 2017. Basée à Grenoble (Isère), l’entreprise fabrique des écrans Oled miniatures à très forte densité de pixels et à faible consommation d’énergie pour les lunettes de réalité augmentée, les produits de sport, la sécurité, le médical ou encore pour les viseurs de caméras professionnelles. «Nous faisons de l’Oled sur silicium et toutes les étapes clés de fabrication (empilement de couches minces, ndlr) sont réalisées dans notre usine», précise Éric Marcellin-Dibon, le dirigeant de l’entreprise, qui compte aujourd’hui 37 employés.

organiques. Il s’agit d’un laser femtoseconde dont la durée d’impulsion est de 10-12 seconde. Il permet de découper le matériau de manière extrêmement fine sans dépôt de chaleur. Le laser de Novae émet à 2 micromètres. «C’est une nouvelle longueur d’onde encore très peu utilisée dans l’industrie, mais particulièrement adaptée aux matériaux organiques car elle offre une très grande absorption», détaille Nicolas Ducros, président de l’entreprise. De nouveaux essais sont prévus cette année pour tester l’efficacité de cette technologie sur les matériaux organiques. ccdracula TechnologieS

Photovoltaïque organique pour objets autonomes

Dracula Technologies s’est donné pour objectif de fabriquer toutes les couches d’un panneau photovoltaïque organique par impression numérique pour réaliser des formes complexes, comme un logo ou un nom, et s’éloigner du traditionnel rectangle. « Un dispositif photovoltaïque organique est composé de cinq couches. Aujourd’hui nous sommes capables d’en imprimer 4 sur 5 », détaille Brice Cruchon, le fondateur de la start-up. L’idée est de rendre autonomes en énergie les objets connectés en intégrant une fonction photovoltaïque. La jeune pousse, fondée en 2012, compte six collaborateurs et cherche à lever un million d’euros pour une industrialisation de son procédé prévue au deuxième trimestre de 2018.

ccnovae

Laser femtoseconde pour micro-usinage

SolarWindow fabrique des cellules solaires transparentes qui s’installent sur une surface vitrée.

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Un million d’euros. C’est la somme que vient de lever la start-up Novae, basée près de Limoges. Fondée en 2013, elle a développé une technologie qui pourrait être utilisée pour le micro-usinage de polymères

ccaSTron FiaMM

Oled pour designers

Astron Fiamm travaille avec des architectes, des designers, mais aussi des constructeurs d’automobiles. Née en Italie en 2006, la start-up s’est installée deux ans plus tard à Toulon et s’est spécialisée dans l’éclai-

sOlarwinDOw technOlOgies

Des Oled pour l’éclairage, la signalisation et la santé. Des capteurs organiques pour l’imagerie médicale, la biométrie et la logistique. Des films photovoltaïques pour les bâtiments et les objets connectés… Zoom sur dix start-up porteuses de projets prometteurs.

élECTRONiqUE ORgaNiqUE

ccheliaTek

Record du monde pour le photovoltaïque organique

Aston Fiamm développe des feux stop arrière à base d’Oled pour des voitures haut de gamme, ici audi.

Cette pépite allemande, Heliatek, dirigée par le Breton Thibaud Le Séguillon, a récemment annoncé avoir battu un record de rendement de conversion de la lumière solaire avec une cellule photovoltaïque organique. Le taux atteint 13,2 %. Cette performance est le résultat de recherches menées sur de nouvelles molécules organiques absorbantes. Spinoff des universités de Dresde et d’Ulm, la société vise, à terme, un rendement de 15 %. Heliatek compte 80 collaborateurs et commercialise d’ores et déjà le film solaire HeliaFilm.

World Congress, la start-up a présenté un prototype d’écran enroulable autour du poignet. ccPolyPhoTonix

Masque pour vision améliorée

La start-up britannique Polyphotonix a mis au point un masque de sommeil qui embarque des Oled pour lutter contre la rétinopathie diabétique, cause de cécité la plus fréquente chez les adultes. Deux essais cliniques ont d’ores et déjà été menés et un troisième est en cours auprès de 300 volontaires. cciSorg

rage et la signalisation Oled. « Nous utilisons des matériaux organiques que nous recevons sous forme de poudre et que nous chauffons à haute température pour les déposer sur le substrat par évaporation », détaille Mohamed Khalifa, le directeur de la R&D. Les Oled sont constituées de 5 à 10 couches minces. L’ensemble ne dépasse pas les 300 nanomètres d’épaisseur. Les diodes sont ensuite encapsulées par un système multicouche afin d’être étanches et d’afficher une durée de vie de 10000 heures. Le produit phare de la start-up est un lustre baptisé I-Rain. Astron Fiamm développe également des feux stop arrière pour des voitures haut de gamme. Les premiers véhicules équipés seront commercialisés dès cet été. L’entreprise emploie aujourd’hui une quarantaine de personnes et produit entre 300 et 400 substrats de 370 mm x 470 mm par semaine.

ccFlexenable

Transistors pour écrans souples

FlexEnable a développé une plate-forme technologique pour industrialiser des transistors organiques en couches minces. La technologie permet de fabriquer des composants électroniques sur des films plastiques aussi fins qu’une feuille de papier. La plate-forme est utilisée pour fabriquer des écrans Oled, OLCD (ogranic liquid crystal display), des capteurs d’images et de pression. Lors du dernier Mobile

ccgeneS’ink

auDi ; isOrg

Encres conductrices pour l’aéronautique

Près d’Aix-en-Provence, Corinne Versini pilote depuis 2010 la start-up Genes’Ink spécialisée dans la production d’encres conductrices et semi-conductrices à base de nanoparticules pour l’électronique imprimée. L’entreprise a récemment créé un laboratoire de recherche commun avec le CEA. Il mène deux programmes de R&D autour des objets connectés et de l’aéronautique.

Ce capteur développé par isorg et Flexenable comprend des transistors organiques et une couche photosensible.

Capteurs pour logistique intelligente

Fondée en 2010, la start-up grenobloise Isorg s’est spécialisée dans les capteurs optiques organiques. Ces derniers sont fabriqués grâce à plusieurs procédés d’impression comme le slot die et la sérigraphie. «Nous utilisons très peu de matériaux car nous venons déposer des couches très fines» explique Jean-Yves Gomez, le cofondateur de la jeune pousse issue de recherches menées au CEA Liten. Au total, cinq couches sont déposées et l’épaisseur, d’environ 500 nanomètres, est contrôlée à 20 nanomètres près. Les applications sont très variées: secteur médical (imagerie et laboratoires sur puce), sécurité (biométrie pour le contrôle des frontières) ou encore logistique. La start-up a, par exemple, mis au point un système de logistique intelligent pour le groupe Wurth, spécialiste des produits d’assemblage et de fixation, pour gérer en temps réel les stocks. «Notre technologie a permis d’imprimer des capteurs optiques sur des surfaces grandes et fines, qui peuvent facilement se glisser sur les étagères », précise l’entrepreneur. Isorg construit actuellement une usine près de Limoges pour passer au stade industriel. L’outil de production, qui devrait être opérationnel en 2017, doit permettre de sortir 50000 feuilles de 65 cm par 78 cm, par an. cm cc JulieTTe raynal jraynal@industrie-technologies.com

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EN COUVERTURE

Fabrication ElorPrintTec, tremplin pour l’électronique du futur

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SyNThèSE ET fORmUlaTiON cDans ce laboratoire, les chimistes conçoivent les différents types de matériaux actifs pour les circuits organiques. Des capteurs contrôlent la température, l’humidité, la taille et le nombre de particules. Ces paramètres sont enregistrés et stockés toutes les minutes pour que les procédés développés puissent être qualifiés pour l’industrie. Un réacteur de 5 litres 1 offre les conditions d’une ligne pilote. Un système infrarouge 2 permet de suivre les réactions moléculaires dans le réacteur. D’autres outils servent à purifier l’eau et les solvants 3 . 1

aré de la tête aux pieds d’une combinaison bleue , le professeur Georges Hadziioannou nous prévient : « Dans le premier espace où nous allons pénétrer, la lumière est jaune car nous utilisons des résines sensibles aux ultraviolets pour graver des composants microélectroniques. » Responsable de l’équipe Polymères pour l’électronique, l’énergie et l’information du Laboratoire de chimie des polymères organiques (LCPO), il nous guide à travers les 850 mètres carrés de salle

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blanche de la plate-forme ElorPrintTec, dont il est l’initiateur. Opérationnel depuis janvier dernier, l’espace flambant neuf regroupe tous les outils de pointe de la chimie et des nanotechnologies pour l’électronique organique et imprimée. cc Un

lieu unique et pluridisciplinaire

Basée près de Bordeaux, la plateforme entend propulser l’innovation académique en innovation industrielle. « Pour passer au stade de l’industrialisation, il

est nécessaire d’avoir un lieu unique et pluridisciplinaire où tous les équipements et les compétences sont regroupés», explique le professeur. « Aujourd’hui, il existe de nombreux exemples scientifiques, mais encore trop peu d’applications commerciales car les procédés ne sont pas adaptés aux besoins des industriels. Il y a des problématiques de coûts, de volumes et de contrôlabilité, ajoute Wiljan Smaal, ingénieur en charge de la gestion de la plateforme. ElorPrintTec va nous permettre de faire de la petite série

P. GuiTTET Pour indusTriE ET TEchnoloGiEs

En production depuis janvier dernier, la plateforme ElorPrintTec vise à passer de l’innovation académique à l’innovation industrielle dans les domaines de l’électronique organique et imprimée. Elle regroupe dans une seule salle blanche des équipements de pointe en chimie et nanotechnologies, répartis en cinq clusters.

ÉlECTRONiqUE ORgaNiqUE

NaNOSTRUCTURaTiON

2 3 4

cDans ce cluster, plusieurs outils permettent de déposer la matière en une couche mince homogène et structurée si nécessaire. Une tournette industrielle 4 permet d’effectuer cette opération par une méthode dite de spin coating. Plus loin, un aligneur de masque 5 rend possible le transfert d’un motif sur une résine photosensible par photolithographie.

P. GuiTTET Pour indusTriE ET TEchnoloGiEs

5

pour comprendre ces problématiques et démontrer qu’il est possible de commercialiser ces innovations. » cc Des

avantages clés pour l’aéronautique

Formulation, nanostructuration, fabrication sous vide, impression et caractérisation… Pour faciliter les échanges interdisciplinaires, la plateforme est organisée en cinq clusters réunis dans une seule salle blanche. Un défi de conception unique qui explique, entre autres, pourquoi le

projet a mis cinq ans à voir le jour. Au total, près de 16 millions d’euros ont été apportés par l’état, via le plan des investissements d’avenir, la région Aquitaine et la société Arkema. Pour l’heure, seul le géant de la chimie est partenaire de la structure, mais des discussions sont en cours avec plusieurs industriels. Parmi eux, une entreprise locale qui développe un système d’imagerie pour numériser des archives de bibliothèque. Un acteur de l’aéronautique regarde également avec attention l’élec-

tronique organique. En effet, tous les circuits dans les propulseurs sont soumis à de très grandes vibrations. Or, la souplesse de l’électronique organique permet de supporter des stress beaucoup plus importants. Cette même entreprise pourrait aussi être intéressée par les écrans miniatures Oled pour améliorer les dispositifs d’affichage des casques d’aviateur. cm ccjuliette Raynal jraynal@industrie-technologies.com

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EN COUVERTURE

ÉVapORaTiON SOUS VidE 6

8

7

cCe cluster est composé d’une combinaison unique de 4 évaporateurs sous vide 6 . Un premier permet de traiter les matériaux inorganiques et les trois autres de traiter les molécules organiques. Un faisceau d’électrons ou la chaleur permet d’évaporer la matière et de la déposer à la surface d’un substrat, qui est amené sur un chariot guidé par un aimant 7 . C’est par ce procédé que sont fabriquées les Oled 8 .

impRESSiON

9

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N°986ccAVRIL 2016

cGrâce à une machine à sérigraphie 9 , les chercheurs ont imprimé une couche mince conductrice sur une feuille plastique transparente 10 . L’enjeu consiste à optimiser les réglages pour chaque matériau selon leur viscosité et leur concentration. Plus loin, une machine de « slot die 11 » permet de faire couler l’encre entre deux plaques séparées de 100 micromètres. L’encre est déposée sur un substrat en mouvement afin d’obtenir 11 une couche homogène. L’enjeu consiste à optimiser le procédé pour ensuite le transférer sur des machines « roll to roll », adaptées aux cadences industrielles.

P. GuiTTET Pour indusTriE ET TEchnoloGiEs

10

ÉlECTRONiqUE ORgaNiqUE

CaRaCTÉRiSaTiON

12

cLa caractĂŠrisation intervient Ă toutes les ĂŠtapes de fabrication pour contrĂ´ler les structures et vĂŠrifier qu’il n’y a pas de dĂŠfauts. Un simulateur solaire 12 mesure le courant ĂŠlectrique crĂŠĂŠ par une cellule solaire organique. On voit si une molĂŠcule absorbe la lumière ou non et Ă quelle longueur d’onde grâce Ă un appareil de spectroscopie. Le microscope ĂŠlectronique 13 permet d’observer des structures Ă l’Êchelle du nanomètre et de dĂŠtecter la prĂŠsence de mĂŠtaux. Enfin, la ÂŤ probe station 14 Âť teste les diffĂŠrentes parties d’un circuit dans un environnement propre sans oxygène ni humiditĂŠ.

13

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14 P. GuiTTET Pour indusTriE ET TEchnoloGiEs

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EN COUVERTURE

Durabilité Encapsuler pour gagner en longévité Malgré toutes leurs qualités, les circuits et semi-conducteurs organiques ont une faille: leur dégradation rapide liée à l’oxydation. Fragile et rigide, le verre trouve ses limites et doit être remplacé par des matériaux d’encapsulation nouvelle génération, souples, et compatibles avec les procédés d’impression de l’électronique organique.

U

n conférencier déroule et réenroule à l’envi un écran souple sur lequel des images défilent. Mais au fil des heures, des points noirs envahissent l’écran. Au bout de plusieurs heures, il est bon à jeter la poubelle ! Ce scénario est bel et bien celui que subit un écran flexible Oled mal protégé. En fait, l’apparition progressive des trous noirs est symptomatique d’un problème originel de l’électronique organique. Son extrême sensibilité à son environnement extérieur, à commencer par les oxydants tels que l’eau, la vapeur d’eau ou le dioxygène qui impacte crucialement sa durée de vie. En outre, les composants sont sensibles aux fortes températures et photooxydables aux rayons ultraviolets du

soleil. La raison de cette sensibilité ? « Quand ils absorbent un gaz oxydant, le gap électronique des semi-conducteurs organiques change, et avec lui les propriétés optiques attendues », répond Jacques Kools, directeur et fondateur d’Encapsulix. Née en 2008, la société travaille sur de nouveaux procédés d’encapsulation pour les composants de l’électronique organique. Objectif: protéger des agressions extérieures les matériaux sensibles grâce une couche d’un matériau « barrière » aux gaz. cc Le

besoin de films hautement barrières transparents

L’encapsulation n’est pas nouvelle pour les électroniciens. Les électrodes métalliques, par exemple, pâtissent aussi de cette

sensibilité aux gaz. Transparent et disposant d’excellentes propriétés barrières contre les gaz, le verre est l’encapsulant utilisé traditionnellement. Corning détient plus de 80 % du marché du verre de protection trempé en 2014 avec son verre « Gorilla Glass ». L’Américain utilise un procédé de fabrication qui remplace les ions de sodium du verre par des ions de potassium, plus grands, créant davantage de compression à la surface du matériau. Plus résistant aux rayures, le verre n’en reste pas moins sensible aux chocs. Surtout, il est rigide, donc peu adapté aux nouvelles applications flexibles. Enfin, l’encapsulation par capot de verre n’est pas compatible avec la logique même de l’électronique imprimée : la production en continu des dispositifs par impression. D’où le besoin de films hautement barrières transparents, flexibles et industrialisables à un coût raisonnable. Un marché estimé à 850 millions de dollars à l’hori-

QUaTRE TEChNOs pOUR l’ENCapsUlaTiON sOUplE

● C’est aujourd’hui la seule solution commerciale permettant le dépôt

de l’encapsulation directement sur la surface électronique active, mais il n’est pas compatible avec les procédés roll to roll.

3. L’imprEssion roLL to roLL : LE graaL

● Idéalement, les industriels souhaiteraient appliquer

en roll to roll encres organiques et inorganiques pour former les barrières multicouches.

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N°986ccAVRIL 2016

2. LE Dépôt par couchEs atomiquEs : L’outsiDEr

● Oxydants et réducteurs forment une monocouche ultrafine

par réaction chimique. Le dépôt se fait ensuite couche atomique par couche atomique

4. LE vErrE fLExibLE : L’aLtErnativE

● Le verrier Corning, fournisseur traditionnel de verre, produit

des rouleaux de verre flexible de l’ordre de 100 microns compatibles avec les procédés roll to roll de l’électronique organique.

F. RobeRt

1. LE Dépôt par évaporation : pEut miEux fairE

ÉlECTRONiQUE ORGaNiQUE

applications sensibles recherchent protection OLED

AFFICHAGE LCD DuréE DE viE

PHOTOVOLTAÏQUE ORGANIQUE

5 à 10 ans

5 à 10 ans

DuréE DE viE

DuréE DE viE

DuréE DE viE

factEurs DE DégraDation

factEurs DE DégraDation

factEurs DE DégraDation

factEurs DE DégraDation

c Danger spécifique à la chaleur

c L’oxygène, la vapeur d’eau

20 ans

c La chaleur aLtérations

20 ans

c L’oxydation, les UV, la chaleur

c La diminution de la luminance, l’altération des couleurs

c Les points noirs, La diminution de la luminance

aLtérations

c Les pertes de rendements, vieillissement

nivEau D’étanchéité rEquis

nivEau D’étanchéité rEquis

nivEau D’étanchéité rEquis

nivEau D’étanchéité rEquis

g/m2/j

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c Le verre

D. R.

PHOTOVOLTAÏQUE SILICIUM

zon 2026 rien que pour l’électronique organique, selon une étude réalisée par le bureau d’études spécialisé dans les technologies émergentes IDTechEx. Les technologies d’affichage Oled tirent particulièrement en avant le développement de l’encapsulation souple. Elles nécessitent des ultra hautes barrières (UHB), laissant passer moins d’un microgramme d’eau par mètre carré et par jour, soit moins qu’une goutte d’eau pendant un mois sur une surface grande comme un terrain de foot ! « Directement sous l’œil de l’utilisateur, elles ne peuvent pas souffrir la moindre baisse de qualité », souligne Mohamed Khalifa, directeur R&D chez Astron Fiamm, qui commercialise des technologies Oled pour l’éclairage. « Le même défaut sur un panneau photovoltaïque organique fera baisser le rendement, mais sans empêcher les autres parties préservées de produire de l’électricité. » Aussi n’est-il pas étonnant de voir les deux géants des écrans Samsung et LG s’intéresser de très près ces techno-

-6

g/m2/j

soLution

c Les matériaux ultra hautes barrières Sio2, Al2o3

1

soLution

c Le verre

logies. Le premier a racheté en 2010 Vitex pour utiliser le procédé Barix, basé sur des techniques d’évaporation sous vide. La technologie serait équivalente au verre en termes de pénétration de l’eau ou de l’oxygène. Le second a développé sa propre technologie d’encapsulation, Faceseal, qu’il utilise aussi bien pour l’affichage Oled que pour le photovoltaïque organique (OPV). Il s’appuie sur un procédé d’évaporation sous vide pour déposer une couche inorganique puis un procédé d’impression pour déposer la couche organique. cc L’évaporation

sous vide est une technique coûteuse

Dans tous les cas, les barrières développées couplent des couches inorganiques et des couches organiques. Les premières – typiquement du SiO2 ou de l’Al2O3 – servent à stopper les molécules proprement dites tandis que les secondes, des polymères organiques, assurent les propriétés mécaniques souhaitées à la barrière, en

aLtérations

c Les pertes de rendements, le vieillissement Les matériaux hautes barrières

g/m2/j

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c Sio2, Al2o3 tio2, additifs.

particulier la souplesse. Les barrières peuvent être déposées directement sur le composant électronique ou au contraire produites en série sur un substrat polymère par un fournisseur, puis déposées par lamination : le composant électronique organique se substitue au premier substrat. 3M Solar Energy, un fournisseur traditionnel de barrières d’encapsulation pour le photovoltaïque organique et les technologies photovoltaïques haut rendement CIGS ou CdTe, utilise en routine cette technique. Pour fabriquer ces barrières, les technologies d’évaporation sous vide CVD (chimical vapor deposition) et PE-CVD (Plasmaenhanced – CVD) sont de loin les techniques privilégiées aujourd’hui par les industriels, à l’instar de Samsung. Éprouvées, ces techniques ne permettent pourtant pas une production continue et sont coûteuses. À ses débuts, le procédé Vitex nécessitait que le panneau rentre dans la chambre d’évaporation 6 fois pour réaliser 7 couches inorganiques/organiques ! AVRIL 2016ccN°986

35

EN COUVERTURE

Vidéo

cc L’idéal

serait de tout faire sur une même ligne

Si hier, seules les technologies d’évaporation sous vide permettaient de déposer les couches directement sur le composant, demain, l’ALD pourrait le permettre également. Toutefois, l’idéal serait d’utiliser les mêmes procédés d’impression que l’électronique organique. «Le but ultime est de tout faire sur la même ligne, électronique organique et encapsulation, argumente Solenn Bersson, responsable du laboratoire

Un verre flexible de 100 microns corning et son verre gorilla glass utilisé pour l’encapsulation des écrans traditionnels ne répondaient pas aux besoins émergents de moyens d’encapsulation flexibles. Ils n’ont pourtant pas dit leur dernier mot et contre-attaquent avec un verre flexible de 100 microns, le Willow glass, produit en roll to roll. Willow glass

industrie-techno.com de photovoltaïque organique au CEA-Liten. En partenariat avec Arkema, les chercheurs du laboratoire travaillent activement sur le sujet. La couche organique du matériau barrière est facile à imprimer, sur le même modèle que les encres électroniques. «La couche inorganique, en revanche, est plus complexe à créer », souligne Ian Cayrefourcq, directeur des technologies émergentes chez Arkema. «Après l’avoir déposée, il faut la convertir en une barrière efficace. Il nous faut aussi optimiser la succession des L’encapsulation multicouches couple les couches inorganiques (Sio2, Al2o3) pour leurs propriétés barrières et les couches organiques pour leurs propriétés mécaniques.

deux étapes pour bénéficier de la baisse de coût attendue pour cette technologie 100% imprimée. La technologie pourrait être prête pour 2018. En attendant, la fabrication de ces barrières continuera de passer par des technologies mixtes couplant impression pour la couche intermédiaire organique et dépôt par évaporation pour la couche inorganique.» C’est le cas de 3M Solar Energy ou du procédé Faceseal de LG. Kateeva, une start-up issue du MIT, annonçait fin 2015 qu’elle pouvait imprimer totalement une barrière grâce sa technologie d’impression Yieldjet. Kateeva innove en imprimant ses couches dans une atmosphère inerte azote (N2). Ce qui lui permet d’une part d’éviter la perte du temps qu’accusent les technologies de dépôt par évaporation en fonctionnant sous vide, pour éviter les impuretés. D’autre part, le procédé a ainsi moins d’impuretés que les autres technologies d’impression en salle blanche. Au final, les industriels n’hésitent pas à coupler l’une ou l’autre des technologies en jeu pour trouver la meilleure solution. Face à eux, Corning a annoncé en 2012 la mise au point d’un verre flexible, qui n’est cependant toujours pas commercialisé, et demeure fragile. Outre l’encapsulation, d’autres leviers sont étudiés pour protéger l’électronique organique contre les UV et les montées en températures, un facteur limitant pour les technologies photovoltaïques. «Lorsque les cellules solaires chauffent, il y a une séparation de phase entre les deux matériaux organiques nanostructurés qui forment la couche active», détaille ainsi Lionel Hirsch, chercheur au laboratoire IMS de Bordeaux. «L’additif que nous avons mis au point permet de conserver solidement la liaison des matériaux. Il n’est pas exclu qu’il puisse permettre d’élargir le spectre absorbé.» Quant aux ultraviolets auxquels est très sensible le photovoltaïque organique, l’oxyde de titane (TiO2), traditionnellement utilisé dans les crèmes solaires, constitue une voie d’intérêt comme couche barrière. Industriels et chercheurs sont bien décidés à offrir à l’électronique organique les moyens de protection à faibles coûts qui lui permettront de se déployer à grande échelle. cm ccPHILIPPE PASSEBON ppassebon@industrie-technologies.com

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D. R.

Samsung Display a réussi à réduire le nombre de couches en changeant le matériau de la couche inorganique de céramide en nitride. Une autre technologie d’évaporation chimique, l’ALD (Atomic layer deposition), sort des laboratoires. L’opération se passe comme la CVD dans une enceinte, mais avec un vide encore plus poussé. La barrière est construite couche atomique par couche atomique, avec une très grande pureté et planarité de surface. La société française Encapsulix illustre les efforts réalisés pour rendre cette technique compatible avec des procédés en continu. Grâce un réacteur de nouvelle génération, la société parvient à faire en neuf minutes un dépôt d’oxyde d’aluminium (Al2O3) de 25 nanomètres, contre 150 minutes avec un réacteur traditionnel. En outre, Encapsulix parvient à élargir la surface qui peut être ainsi traitée, un autre atout vers l’industrialisation. Ce procédé est notamment utilisé par Astron Fiamm.

Les condensats ne troublent pas sa vision ! L’avenir avec 80 GHz : la nouvelle génération de mesure de niveau radar

Avec la nouvelle génération de capteurs de niveau radar, plus aucune question à se poser en présence de condensats. Le VEGAPULS 64 mesure précisément la hauteur des produits liquides sans être influencé par les condensats ou le colmatage de l’antenne. Vous serez convaincus par la plus petite antenne de sa catégorie et son exceptionnelle focalisation. C’est simplement la nouvelle référence mondiale ! www.vega.com/radar

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Innovations Le plastique, c’est fantastique Affichage, éclairage, photovoltaïque, biotechnologie, biométrie : les applications de l’électronique dite « des plastiques » sont potentiellement infinies. Quoiqu’ils tardent à arriver dans les rayons, la souplesse, la couleur et la légèreté des produits de l’électronique organique leur confèrent des propriétés uniques capables de transformer notre quotidien. ccPHILIPPE PASSEBON ppassebon@industrie-technologies.com

L’écran plat joue les miroirs c Lors du Retail Asia Expo 2015, Samsung a présenté le premier écran Oled miroir, ainsi qu’un écran plat transparent. Il intègre la technologie Intel Real Sense : une caméra 3D détecte la position du client et affiche un produit en surimpression du reflet, à la manière de la réalité augmentée. On fabriquait déjà des écrans miroir avec des dalles LCD, mais les performances de l’Oled permettent de rehausser le niveau de réflectivité de 50 à 75 %, tout en passant de 70 à 100 % de couverture de l’espace colorimétrique NTSC.

Les transistors voient la vie en rose cCette rose bionique présentée en 2015 réagit comme un véritable transistor ! Les chercheurs de l’université de Linköping ont utilisé pour cela un polymère biocompatible et bon conducteur en solution dans laquelle ils ont trempé la rose. Absorbé par capillarité, le mélange a tapissé sur une dizaine de centimètres l’intérieur des vaisseaux de xylèmes, sans altérer les capacités nutritives de la rose. Elle devient alors capable de convertir les signaux ioniques en signaux électriques ou de se parer de reflets vert et bleu sur ses feuilles. Sondes chimiques, antennes, voire centrales électrochimiques, pourraient découler de cette première scientifique.

c La lampe solaire Orion a été développée conjointement par Armor et des étudiants de l’École de design Nantes Atlantique en 2014. Elle permet à la fois d’éclairer, de charger un smartphone et d’assurer une autonomie de trois jours sans soleil. Elle se recharge avec un film photovoltaïque souple conçu par Armor, fort d’une technologie maison qui lui permet d’imprimer en roll to roll.

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D.R.

La lumière s’imprime

ÉLECTRONIQUE ORGANIQUE Le capteur d’empreintes s’intègre partout c Ce capteur d’empreintes digitales permet non seulement de visualiser des empreintes digitales mais également de « cartographier » des veines propres à chaque individu, en surface du ou des doigts apposés sur la surface du capteur. Dévoilé en 2016 par le britannique FlexEnable et le français Isorg, le capteur, épais de 0,3 mm, est composé de photodétecteurs organiques. Sa souplesse lui permet d’épouser la forme du volant d’un véhicule, la surface d’une carte de crédit ou le dos d’un smartphone.

Toutes les surfaces prennent le soleil c Les films photovoltaïques semi-transparents d’Héliatek s’intègrent partout : dans les façades en verre ou en aluminium de bâtiments, dans les baies vitrées d’immeubles voire dans les vitres des toits de voiture, où l’électricité produite alimentera la ventilation à l’intérieur de l’habitacle.

L’éclairage devient sculpture cPour convertir l’énergie électrique en lumière, les Oled se distinguent des LED en utilisant des molécules plutôt que les cristaux, ce qui permet des sources lumineuses confortables, plus étendues, et ultraplates, de moins de 2 mm d’épaiseur. Des caractéristiques qui permettent aux créateurs de laisser libre cours à leur imagination. Les produits de BlackBody, une filiale d’Astron-Fiamm spécialisée dans les solutions d’éclairage innovantes, en sont une illustration.

Le smartphone se plie aux besoins cReflex est le premier prototype fonctionnel d’un smartphone Android flexible, présenté lors du salon Mobile World Congress 2016 et réalisé par des chercheurs de l’université du Queen Human Media Lab. Il intègre un écran 6 pouces Foled LG. À l’arrière de l’écran, deux capteurs mesurent l’angle de l’écran et un déclencheur haptique offre à l’utilisateur un retour haptique plus ou moins fort selon la courbure. Un utilisateur peut ainsi jouer à Angry Birds ou tourner les pages d’un livre électronique en courbant l’écran sur lui-même.

D.R.

Le microprocesseur gagne en souplesse cCe premier microprocesseur souple a été obtenu en 2011 en superposant un composé plastique très fin, des semi-conducteurs organiques et des circuits d’or. Outre sa flexibilité et sa légèreté, ce microprocesseur aurait un coût de production dix fois moins important que celui d’une puce traditionnelle en silicium. Côté performance il reste en revanche des progrès à faire : doté de 4 000 transistors et d’un circuit logique 8 bits, il exécute 6 instructions à la seconde.

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EN COUVERTURE

Électronique verte L’impact écologique en questions

S

ouple, robuste, peu onéreuse… L’électronique organique imprimée présente une batterie d’avantages. Il faut ajouter à cette liste sa faible empreinte carbone. L’option organique permet, en effet, d’économiser l’extraction de métaux rares mais aussi de réduire les consommations énergétiques et en eau grâce à des méthodes de fabrication qui permettent de déposer les matériaux à température et air ambiants. De plus, une technique d’impression comme le jet d’encre permet d’adopter une approche de goutte à la demande et donc d’éviter les déchets. « L’impact environnemental de l’électronique organique dépend des applications, dont les volumes sont plus ou moins importants, et des technologies utilisées », prévient le professeur Dario Bassani. Chercheur à l’Institut des scien-

ces moléculaires de l’université de Bordeaux, il s’est penché, avec Guido Sonnemann et Michael Tsang, sur le cycle de vie de l’électronique organique. « Si on s’intéresse aux cellules photovoltaïques organiques déployées à grande échelle, il y a un véritable gain en termes d’impact environnemental par rapport aux cellules photovoltaïques faites à partir de silicium polycristallin », assure-t-il. cc Des

matériaux biodégradables pour les produits jetables

D’après leurs travaux, l’impact global sur l’environnement du photovoltaïque organique est 55 % à 70 % inférieur à celui du photovoltaïque traditionnel. « Et le temps nécessaire pour récupérer l’énergie qui a été utilisée pour la fabrication des cellules organiques photovoltaïques est de seulement un mois, avec un procédé roll Les chercheurs du karlsruhe institute of technology ont décidé d’utiliser des matériaux biodégradables pour fabriquer les composants de l’électronique organique.

to roll, alors que ce délai se compte en années pour le photovoltaïque inorganique », précise le chercheur. Malgré ces nombreux points positifs, une perspective plus inquiétante pour l’environnement se dessine. Grâce à leurs faibles coûts de production, l’industrie voit dans les semi-conducteurs organiques la possibilité de produire des dispositifs électroniques jetables, comme des pansements intelligents ou des briques de lait connectées. Des scénarios qui ont alerté une équipe de jeunes chercheurs allemands du Karlsruhe Institute for Technology (KIT). Dans le cadre du projet Biolicht, ces derniers ont décidé d’utiliser des matériaux biodégradables pour fabriquer les composants de l’électronique organique. « Nous appelons tous les matériaux synthétiques basés sur le carbone « organiques » mais ce terme ne nous dit rien sur la compatibilité environnementale », souligne Gerardo Hernandez-Sosa, en charge du projet. L’idée est donc de développer des semi-conducteurs à partir d’extraits végétaux (amidon, cellulose, chitine) et des isolants avec de la gélatine. « Ces derniers n’auront pas une durée de vie aussi longue que les dispositifs inorganiques mais ils pourront facilement survivre à la durée de vie des appareils électroniques jetables » poursuit-il. Gerardo Hernandez-Sosa imagine que ces dispositifs pourraient, après usage, être simplement jetés sur du compost pour pourrir comme une peau de banane. Tout l’enjeu consiste à mettre au point des encres biodégradables qui présentent les propriétés conductrices recherchées et qui soient, à la fois, adaptées aux techniques d’impression existantes. Les jeunes chercheurs pensent pouvoir relever le défi en trois ans. cm ccjuliette raynal jraynal@industrie-technologies.com

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kit

Les procédés de l’électronique organique sont plus respectueux de l’environnement. Mais leurs faibles coûts pourraient favoriser l’émergence de dispositifs électroniques jetables… Des chercheurs envisagent une électronique biodégradable.

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22/12/2015 09:12:50

PUBLIDOSSIER Informations commerciales

n

Mars 2016

USINAGE I TRAVAIL DES MÉTAUX I MACHINES-OUTILS

L’usine du Futur créedenouvellesfrontières

©FOTOLIA

Plus de 1200 PME et ETI se sont déjà engagées dans la dynamique de l’Industrie du futur. Un programme d’accompagnement avec diagnostic, plan d’actions et prêts de soutien. Le programme s’articule autour de 7 technologies stratégiques avec, comme priorité, la “numérisation” des sites de production.

Dossier réalisé par Archipresse Media Consulting

R

éindustrialiser la France et lui redonner de la compétitivité. Tel est l’objectif du programme “ Industrie du futur ”, lancé il y a tout juste un an. Ce programme ambitionne d’aider les entreprises à mieux saisir les mutations en cours afin qu’elles puissent, d’une part, moderniser leur outil industriel, et d’autre part, transformer leur modèle économique. Ces mutations sont intimement liées aux outils numériques qui, en supprimant les barrières entre industrie

et service, bouleversent l’organisation des entreprises, ainsi que leurs modes de conception et de commercialisation. Plus de 1 200 PME et ETI se sont engagées dans cette dynamique (sur un objectif de 2000 d’ici la fin 2016) et ont bénéficié du programme d’accompagnement de modernisation des entreprises : diagnostic personnalisé, élaboration d’un plan d’actions, aide financière:630 millions d’euros de prêts ont été engagés pour soutenir les investissements de près de

333

PUBLIDOSSIER 333 760 entreprises dans les nouvelles technologies de production, comme le numérique ou la robotisation.

Des projets structurants

Le dispositif, mis en place autour de l’Alliance Industrie du futur (dont fait partie la Fédération des industries mécaniques), cible en particulier les entreprises de la mécanique: 500 experts de différents domaines (stratégie, ressources humaines, technologie, environnement…) sontchargés d’effectuer les diagnostics et d’apporter leur appui technique aux actions. La démarche dépasse le cadre de la simple PME et se veut structurante en impliquant l’entreprise et ses sous-traitants.

Priorité est donnée au numérique

L’Industrie du futur s’articule autour de sept technologies stratégiques devant permettre d’assurer la souveraineté et la compétitivité

USINAGE I TRAVAIL DES MÉTAUX I MACHINES-OUTILS

de l’industrie française. Trois des quatre technologies prioritaires pour le premier semestre 2016 relèvent directement du numérique : la fabrication additive, la cybersécurité et la numérisation de la chaîne de valeur (du fournisseur jusqu’au consommateur); la quatrième concerne l’efficacité énergétique. La formation des salariés à ces nouvelles technologies n’est pas oubliée, afin d’accompagner la transformation des sites de production. “ Osez l’industrie ” a, de

son côté, pour objectif d’informer, via un portail Internet, les jeunes sur les métiers, les formations et les besoins de recrutement de l’Industrie du futur, en lien avec les entreprises. Des vitrines technologiques sont également prévues, avec une quinzaine de lignes pilotes “labellisées” pour promouvoir ces technologies et valoriser les meilleures pratiques. Les trois premières portent sur l’efficacité énergétique, la maintenance industrielle et la numérisation des centres de production. n

Agenda des salons & formations en France • Industrie Paris 2016, le salon des technologies de production : du 4 au 8 avril à Paris-Nord, Villepinte • Innorobo: du 24 au 26 mai, à Paris, Les Docks • Salon du Vide et des Traitements des Matériaux,

SVTM : les 8 et 9 juin à Nancy • World Nuclear Exhibition, WNE : du 28 au 30 juin à Paris, Le Bourget • Formation avec le Cetim : les 21 et 22 juin 2016 à Saint-Étienne et les 4 et 5 octobre 2016 à Bourges

„ Quoi de neuf ?

LASYS, un salon international dédié à l’usinage laser

Du31 mai au 2juin 2016 se tiendra à Stuttgart la 5e édition de LASYS, le salon dédié aux systèmes de fabrication laser. Quelques 200exposants, du leader mondial à la start-up innovante, y démontreront les possibilités d’application du laser pour l’usinage des matériaux : forum et ateliers techniques, rencontres avec des experts, nombreuses machines en démonstration… Un stand collectif “Espace Laser” accueillera une vingtaine d’entreprises françaises de l’industrie du laser. Plus d’infos : www.lasys-messe.de

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N°976 MARS 2016

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Leguidedesusinesdufutur en35fichesdétaillées

axes, aiguilles, goupilles, inserts…

Pour mieux préparer les industriels à construire les usines de demain, la FIM crée un guide.

L

35 fiches simples et pédagogiques

Modulaire et accessible, ce guide poursuit un double objectif. Le premier est d’aider l’industriel à appréhenderleconceptdel’Usinedufutur et ses 5 enjeux majeurs : évolution desmarchés,transformationnumérique,environnement,outilsnumériques, technologies novatrices. Le second est de proposer des solutions opérationnelles réalistes et person-

©FOTOLIA

a FIM (Fédération des industries mécaniques) a récemment lancé le Guide pratique de l’Usine du futur: enjeux et panorama de solutions. Destinéauxentreprisesdetoutestailles, ce guide est un outil opérationnel pour accompagner les chefs d’entreprise dans la conception et le développement des usines de demain : plus modernes, plus connectées et respectueuses de l’environnement. Les technologies deviennent des moteursdecompétitivitéetdedéveloppement à l’export.

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USINAGE I TRAVAIL DES MÉTAUX I MACHINES-OUTILS

Équipement

Innovation

Usinage et production auto-adaptative

La révolution additive est en marche

une production zéro défaut grâce à une cellule entièrement autonome et un ajustement des paramètres de pilotage en temps réel ”, explique Roger Busi, chef de projets au Cetim-Ctdec. “ Son logiciel permet une préparation méthodes complétant la chaine FAO/CAO, détermine automatiquement les conditions de coupe, synchronise et contrôle la production grâce au pilotage dimensionnel et process”, précise-t-il. n ©FOTOLIA

uvrant une fenêtre sur l’Usine du futur, le Cetim-Ctdec a présenté ses dernières avancées en matière d’innovation lors du salon Simodec (Salon de la MachineOutil et du Décolletage) qui s’est tenu du 8 au 11 mars 2016 à La Roche-sur-Foron (74). Le salon a ainsi été l’occasion de découvrir (ou de redécouvrir) Cut Optimizer®, une solution complète (logiciels et capteurs) permettant de déterminer le fonctionnement optimal des outils de coupe en fonction de l’outil utilisé, de la matière et du lubrifiant.

Usitronic®, objectif production… et zéro défaut

Les visiteurs du Simodec ont pu également assister à des démonstrations de l’îlot de production auto-adaptatif Usitronic®. “Utilisé en association avec une machine-outil, une cellule robotisée et des capteurs intelligents, Usitronic® est une solution ‘ouverte’ et modulable qui permet

Les machines de coupe proposent

de nouvelles innovations.

De nouvelles méthodes qui

permettent de diversifier l’offre.

L

e principe de la fabrication additive est simple : élaborer, couche par couche, par ajout de matière (polymère ou métallique), un objet physique à partir d’un objet numérique. Cette méthode constitue pour les sous-traitants de la mécanique un moyen de diversifier leur offre. Ses trois atouts essentiels sont une mise en œuvre rapide (pas besoin d’outillages), la réalisation de formes complexe et la réduction du nombre d’éléments à assembler.

‘‘

Comment fabriquer des pièces sans outillage…

IV IV

N°986 N886 MARS 2016

Pour fabriquer des pièces métalliques, les mécaniciens ont le choix entre la fabrication indirecte sans fusion (impression 3D métal) et la fabrication directe avec fusion, par lit de poudre (fusion laser ou faisceau d’électrons) ou par apport direct (projection laser de poudre ou dépôt fil), avec différents niveaux de précision et de productivité. Afin d’accompagner les industriels dans la maîtrise de cette technologie, le Cetim-Certec de Bourges met à leur disposition une machine de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre aluminium et acier maraging. Les PME peuvent ainsi, par la suite, réaliser leur propre investissement. n

Proto Labs offre à ses clients des délais ultra rapides. En chargeant son modèle CAO 3D en direct sur leur site, le client obtient un devis interactif et une analyse de faisabilité. Après validation, la commande est automatiquement envoyée en production. À la pointe de l’innovation, Proto Labs utilise les dernières technologies d’impression 3D, d’usinage CN et de moulage par injection. Plus d’infos : www.protolabs.fr

DR

Igus, un leader mondial de la fabrication de systèmes de chaînes porte–câbles et de paliers lisses polymères, a présenté aux salons Europack et EMO sa série R2 de gaines porte–câbles. D’une hauteur intérieure de 40mm adaptée aux espaces de montage compacts (machines–outils par exemple), la gaine R2.40, tout comme sa grande sœur R2.75 (hauteur 75mm), protège contre les copeaux, la poussière et la saleté. Ses couvercles à ouverture des deux côtés facilitent grandement les tâches de montage et de remplissage. Plus d’infos : www.igus.fr

Plateforme de fabrication additive à Bourges

„ Quoi de neuf ? PROTO LABS, fournisseur de prototypes sur-mesure et de petites séries de production

„ Quoi de neuf ?

IGUS®, nouvelle gaine porte–câbles Igus R2.40, compacte et insensible aux copeaux

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©FOTOLIA

L’îlot Usitronic® permet une production zéro défaut grâce à une cellule entièrement autonome et à un ajustement des paramètres de pilotage en temps réel.

Rénovez pour durer La rénovation de broches, une expertise haute précision SKF assure la rénovation de tous types de broches, éléments essentiels pour la performancee des machines-outils. Quelle que soit la marque ou l’application, qu’elles soient à entraînement par courroie ou motorisées, vos broches sont prises en charge selon un process qualité strict. Il intègre l’analyse des causes de défaillances, l’équilibrage dynamique, des essais et un rodage garantissant leur bon fonctionnement dans vos opérations. Grâce à un savoir-faire reconnu dans le monde entier, les experts SKF rénovent et optimisent le fonctionnement de plus de   broches par an, dans les  centres de rénovation dédiés.

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ProDUITS

CHIMIE

L’industrie pétrolière mobilisée contre la corrosion La corrosion a toujours été l’ennemie de l’industrie pétrolière. Pour faire face aux conditions d’exploitation de plus en plus drastiques et à une législation environnementale stricte, les métallurgistes et les chimistes développent de nouveaux alliages, des biocides «écologiques» et des revêtements pauvres en solvant.

E

novation et des technologies sous marines au sein de la société Technip, explique que les conduites de pétrole doivent résister davantage à des contraintes de fluide corrosif, de température et de pression élevées, et surtout avoir une durée de vie d’au moins 15 à 30 ans. À 3000 ou 4000 mètres sous les mers, intervenir pour changer un conduit piqué s’avère plus compliqué, coûteux et non sans risque pour l’environnement. Au problème de corrosion s’ajoute une autre contrainte technique. Les champs d’exploitation offshore nécessitent une infrastructure plus légère pour résister à la tempête, à la houle et aux conditions météorologiques en tous genres. « Impossible donc de multiplier les couches d’acier pour protéger les conduites de la corrosion marine, nous sommes obligés

d’innover et de développer des matériaux légers et résistants à la corrosion, ou bien d’élaborer des additifs chimiques», argumente le responsable de l’innovation chez Technip. «Sans oublier que ces solutions doivent rester économiquement viables». Selon Michel Bonis, spécialiste du domaine chez Total, la lutte contre la corrosion représenterait aujourd’hui 4 à 5 % du coût des opérations. cc Des

alliages résistants

L’industrie du pétrole se trouve confrontée à des problèmes de corrosion externe, liés au sel et à l’eau de mer, mais pas seulement. Les phénomènes de corrosion sont aussi d’origine interne. Des gaz acides dissous dans le pétrole comme le sulfure d’hydrogène (H2S) ou le dioxyde de

D.R.

xterne ou interne, sous forme de piqûre ou généralisée, la corrosion est depuis toujours l’ennemie de l’industrie du pétrole. Impossible d’y échapper, elle se faufile partout et oblige les industriels de la filière à innover pour faire face à des enjeux financiers, sécuritaires et environnementaux. Depuis une trentaine d’années la grande tendance d’exploitation est à l’off-shore, pour répondre à une demande énergétique mondiale qui ne cesse de croître, mais aussi parce que les réserves pétrolières terrestres s’épuisent peu à peu. Or forer en pleine mer, à plus de 2 000 mètres de profondeur, oblige les professionnels à construire des infrastructures de plus en plus résistantes avec des matériaux innovants. Laurent Decoret, directeur de l’in-

EMPÊCHEr L’ALTÉrATIoN DES MATÉrIAUX

EN PROTÉGEANT LES JOINTS c Le Field Joint Coating (FJC), mis au point par la société Vallourec,

c L’Institut français du pétrole a développé

avec la société Technip une nouvelle gaine flexible anti-sulfure d’hydrogène. Composée d’une membrane interne qui neutralise le gaz acide, elle protège les couches métalliques du flexible de la corrosion. Ce matériau facilite le transport de fluide à haute teneur en gaz acides et permet d’utiliser des aciers à hautes caractéristiques mécaniques, moins coûteux, mais plus sensibles à la corrosion. D.R.

vient compléter le revêtement du joint soudé sur l’acier nu à la jonction entre deux conduites. Cela permet de protéger le joint de la corrosion mais aussi de lui apporter une meilleure protection mécanique et une meilleure isolation thermique.

EN OPTANT POUR UNE GAINE ANTI-H2S

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N°986ccAVRIL 2016

Transporter le pétrole sans risque

c Qu’ils soient sur terre ou off shore, les aciers des pipelines

sont à la merci de la corrosion (détail). Intervenir pour changer un conduit, surtout en mer, est coûteux et risqué pour l’environnement. L’industrie pétrolière recourt à de multiples procédés pour protéger les canalisations.

carbone (CO2), et de nombreuses bactéries attaquent les parois internes des conduits. Pour y remédier, plusieurs choix sont envisageables : ne pas assurer la maintenance, utiliser des matériaux noncorrodables pour la construction des plateformes, ou choisir des conduites en acier sensibles à la corrosion, mais protégées par l’ajout d’additifs chimiques, injectés en continu ou en discontinu.

Les métallurgistes proposent à leurs clients des tuyaux en acier inoxydable, en carbone, en matériau composite ou recouverts d’une fine couche de plastique, moins sensible aux attaques de gaz acides. La société Vallourec commercialise entre autres une gamme de tubes en CRA, Corrosion Resistant Alloy, un alliage chromé formant une couche protectrice à la surface du tuyau.

EN APPLIQUANT DES REVÊTEMENTS ÉCOLOGIQUES c Pour respecter la législation européenne Reach, la société Carboline

D.R.

commercialise de nouvelles peintures, résistantes à la corrosion mais pauvres en solvants. Ainsi la couche primaire, qui protège l’acier de la corrosion, se compose à 80 % de zinc, et la couche quaternaire contient davantage de pigments organiques non toxiques. Ainsi en dix ans, la quantité d’extrait sec dans le revêtement externe est passée de 50 à 80 %.

Technip propose quant à elle des conduites flexibles, avec une armure en composite. Comme l’explique Laurent Decoret, le responsable du pôle technologie et innovation, l’avantage est double. «Non seulement le poids de la conduite est divisé par deux, mais en plus les matériaux composites ne sont pas sensibles à la corrosion.» Pour répondre aux contraintes de production offshore, Technip a également mis au point avec l’IFP Énergies nouvelles, une gaine anti-sulfure d’hydrogène qui élimine la diffusion du H2S par réaction chimique pendant toute la durée d’utilisation des infrastructures. Objectif? Pourvoir utiliser des aciers aux propriétés mécaniques plus élevées, souvent moins coûteux que les matériaux composites ou l’inox, mais sensibles à la corrosion. Pour Michel Bonis, spécialiste du sujet chez Total, les conduites en acier inoxydable demandent un investissement beaucoup plus important que des tubes classiques associés à des produits chimiques. «Dans 90% des cas, chez Total, nous avons recours à des inhibiteurs de corrosion ou à

AVRIL 2016ccN°986

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ProDUITS

Document

CHIMIE des bactéricides, injectés durant le processus d’exploitation, en continu ou en discontinu», précise-t-il. cc Vers

des solutions écologiques

Les industriels innovent pour optimiser l’efficacité des produits chimiques anticorrosion, mais surtout pour réduire leur impact sur l’environnement. Les bactéries, omniprésentes dans l’eau de mer, forment un biofilm à la surface des tuyaux et les fragilisent. La biocorrosion apparaît comme une contrainte supplémentaire dans la production offshore, et pour y faire face, les industriels choisissent des matériaux résistants aux micro-organismes, notamment aux bactéries sulfato-réductrices. «Ils pourraient injecter des biocides en continu mais, en mer, il en faudrait en quantité très importante et les conséquences économiques et

Décrypter la biocorrosion L’élaboration de matériaux résistants à la biocorrosion passe par une meilleure connaissance des microorganismes qui en sont responsables. Dans un article consacré à cette thématique, Marie Libert et Olivier Blidstein détaillent leurs interactions avec le matériau, le milieu dans lequel ils prolifèrent et leur façon de communiquer au sein d’un biofilm. Autant d’informations nécessaires pour les identifier. Corrosion

industrie-techno.com

environnementales seraient catastrophiques», relève Damien Féron, scientifique au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives. «Les biocides détruisent tout ce qui est vivant, les bactéries responsables de la biocorrosion bien sûr, mais aussi les moules, les oursins et autres coquillages.» Les industriels se tournent progressivement vers des alliages en acier inoxydable ou des conduites à base de cuivre, naturellement bactéricide. Dans certains cas, ils préfèrent protéger leurs installations avec une anode de protection en zinc ou en aluminium, dont la vitesse de corrosion est supérieure à celle du tuyau. Cette solution vieille de 40 ans offre, selon les professionnels du secteur, de très bons résultats en milieu marin. Selon Damien Féron, l’idéal serait de développer des alliages résistants à la corrosion et davantage de biocides «écologiques».

ProDUITS

ccMichel Bonis spécialiste de la branche exploration-production chez total

«il faut intensifier la recherche» «Les matériaux non corrodables, comme l’acier inoxydable, le carbone, le plastique, ou la céramique ne sont pas encore suffisamment utilisés dans nos industries. Ils demandent certes un surinvestissement lors de la construction des plates-formes, et plus le gisement est profond, plus il faut de conduits pour l’extraction et le transport du fluide. Mais la maintenance en eau profonde a aussi un coût, qui n’est pas des moindres. Il faut intensifier la recherche pour mieux qualifier les produits que nous utilisons et étendre leur domaine d’emploi à des huiles et des fluides pétroliers de plus en plus sévères.»

Des enjeux environnementaux que les industriels rencontrent aussi avec les peintures appliquées sur les plates-formes offshore. Soumis à la réglementation Reach depuis une dizaine d’années, les spécialistes du secteur comme la société Carboline doivent formuler des produits «écolo». Leurs revêtements se composent de quatre couches, une primaire anticorrosion à base de zinc, deux de peintures époxy pour lutter contre la dégradation due à l’oxygène et la dernière en polyuréthane pour la couleur. En contact direct avec la faune et la flore aquatiques, les nouvelles formulations contiennent de moins en moins de solvants. Un marché en pleine mutation pour le directeur général de Carboline, Philippe Cabaret. «Avant, les industriels construisaient des plates-formes fixes en pleine mer. La tendance, aujourd’hui, est à la plateforme mobile, que l’on déplace comme un bateau, selon les besoins de forage. Nos peintures doivent répondre à de nouvelles exigences». Le secteur de la lutte contre la corrosion n’a pas fini d’innover. cm ccPauline Michel redaction@industrie-technologies.com

AVRIL 2016ccN°986

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notre sélection de produits classés en 4 secteurs de référence cc bâtiment travaux publics cc construction

Composants méCaniques cc PAGE 49

outil pour la pose d’isolation thermique

les gares ou les parkings souterrains. Ils sont légers et résistants au feu (EI30 à 180). Fournisseur promat

membrane d’étanchéité pour terrasses

logiCiels cc PAGE 50 équipement général cc PAGE 51 Pour une découpe extrêmement nette des pains de polystyrène assurant une isolation optimale, cette table utilise la technique du fil chaud qui n’autorise aucune projection de billes de plastique dans l’environnement. Utilisable en position verticale, elle permet de découper des éléments PSE (polystyrène expansé) ou XPS (polystyrène extrudé) de maximum 13 mm de hauteur et 330 mm de profondeur. Elle est munie de pieds pliables, d’un système d’accroche sur échafaudage et d’une housse de transport à roulettes. Elle permet des découpes droites, en angle jusqu’à 90°, la réalisation de rainurage avec une profondeur réglable et la coupe en biseau de 0 à 45°. À l’aide d’un bouton, le fil chauffe en moins de 2 secondes et refroidit en 10 secondes. Le transformateur de 42 volts et le cordon d’alimentation de 4 mètres sont certifiés CE et classés IP44.

Cette membrane d’étanchéité s’utilise d’un seul tenant sur des toitures terrasses de moins de 150 m². Pratique, elle peut également s’installer sur des surfaces plus petites comme les abris de jardin, garages, porches ou balcons. Ne dégageant pas de substances toxiques, elle permet de récupérer dans les chéneaux des eaux pluviales à des fins sanitaires. La Rubbercover EPDM combine de grandes dimensions jusqu’à 46 m², une grande flexibilité et la pose à froid sans chalumeau. Légère, elle ne fait que 1,41 kg/ m². Elle affiche une longévité supérieure à 50 ans tout en résistant aux rayons ultraviolets et à l’ozone sans apport de protection supplémentaire.

système portatif de charge inductive

désenfumage à haute étanchéité

Vous PouVez adresser Vos informations de presse concernant de nouveaux produits par e-mail (en joignant une photo) : produitsnouveaux@ industrie-technologies.com

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N°986ccAVRIL 2016

Résultant de tests effectués selon la norme EN 13 403, ces conduits de ventilation et de désenfumage offrent de hautes performances en matière d’étanchéité à froid (classe D). Ils se prêtent à toute construction ou configuration (verticale, horizontale, piquage, dévoiement contre dalle ou mur, montage en applique ou en traînasse). Les conduits en Promatect L500 sont capables de résister aux sollicitations sismiques et aux vibrations que subissent les aéroports,

Fournisseur robert bosch

module décentralisé de réseau hydraulique

Fournisseur Firestone building products

Fournisseur eDma

Vous trouverez en page 51 un lexique des unités utilisées dans cette rubrique.

de batterie de 2 Ah, à 85 min pour une capacité de 4 Ah. Monté dans les véhicules des professionnels, ce système optimise le temps de trajet en temps de charge. Conçu pour les outils sans fils 18 V du constructeur, il limite le recours à des batteries de rechange, puisqu’il suffit de reposer l’outil sur son support lorsqu’il n’est pas utilisé. Fabriqué en matériau antichoc, le holster de charge à induction peut être placé aussi bien sur des rails extractibles que sur des surfaces verticales ou horizontales du véhicule. La charge s’effectue simplement, par l’intermédiaire de la prise 12 V du véhicule. Un convertisseur de tension peut également être branché directement sur une prise 220 V.

Cet équipement est un holster de charge à induction destiné à être monté dans les véhicules utilitaires. Il est basé sur le chargeur à induction GAL 1830 W Professional du fabricant. Sans contact, insensible aux poussières et à l’eau, celui-ci recharge toutes les batteries Li-ion à induction 18 V d’une capacité d’au moins 2 Ah et d’un nombre de cellules de 5 à 10. La durée approximative de charge varie de 45 min pour une capacité

Ces modules décentralisés assurent le débit variable des réseaux secondaires optimisant le rendement énergétique des installations de chauffage ou de rafraîchissement. Positionnés par plateaux en faux plafond, ils fournissent les besoins en débit jusqu’à 6 m3/h maximum, soit une puissance de 35 kW. Ils apportent un gage de confort et de conformité à l’installation. Hymod est composé d’une vanne d’équilibrage sur le réseau primaire, d’un filtre primaire et d’un dérivateur secondaire à débit variable de 0 à 100 % avec moteur à faible consommation. Il offre un gain de place évident. Pratique, les équipes CIAT le calibrent et le mettent en service lors de l’installation générale. Fournisseur Ciat

D. R.

bâtiments travaux-publiCs cc PAGE 48

Produits

cc composants mĂŠcaniques cc Hydraulique

Groupes de surpression pour eau claire

ÉquipÊs de 2 à 4 pompes multicellulaires, ces groupes de surpression Hydro Multi-E offrent une gamme de dÊbit jusqu’à 130 m3/h pour des pressions jusqu’à 16 bar. Ils sont fournis avec un rÊservoir ainsi que deux capteurs de pression montÊs en standard et d’une protection contre la marche à sec. Ils sont destinÊs au transfert et à la surpression de l’eau claire, avec une puissance jusqu’à 2,2 kW. La fonction Multi-MaÎtre et les deux capteurs de pression permettent au groupe Hydro Multi-E de continuer à fonctionner même en cas de dÊfaillance de la pompe maÎtre ou du capteur de pression primaire. Fournisseur grundfos

D.R.

Circulateurs de chauffage

La gamme des circulateurs de chauffage Calio se dÊcline en 25 tailles, en versions filetÊes et à brides, atteignant jusqu’à 70 m3/h et 18 mCE max, tandis que la version S, est proposÊe en 8 tailles en version filetÊe, pour des dÊbits jusqu’à 3,5 m3/h et 6 mCE max. L’entraÎ-

nement est assurĂŠ par des moteurs synchrones Ă rotor noyĂŠ Ă commutation ĂŠlectronique. Ces circulateurs supportent une plage de tempĂŠrature, de -10 Ă + 110 °C pour les premiers, et de +2 Ă +95 °C pour les seconds. Ils sont ĂŠquipĂŠs d’une coque de calorifugeage, et en option d’une coque d’isolation thermique. Fournisseur Ksb sas

Pompes sans joint ni clapet

Avec les modèles Apex28 et Apex35, cette gamme de pompes pĂŠristaltiques au corps en aluminium, sans joint ni clapet, rĂŠsistantes aux fluides agressifs ou abrasifs, atteint un dĂŠbit de 6 200 l/h avec des pressions jusqu’à 8 bar. Les tubes usinĂŠs avec prĂŠcision et Ă la compression optimisĂŠe, combinĂŠs Ă une moyenne pression, autorisent un transfert fiable prĂŠcis de fluides durant de longues pĂŠriodes.

cc Hydraulique Pompes compactes Ă cavitĂŠ progressive

Ces pompes Ă cavitĂŠ progressive sont constituĂŠes d’un rotor Ă vis hĂŠlicoĂŻdale et d’un stator dont le pas est le double de celui de l’hĂŠlice. La vis est animĂŠe d’un mouvement de rotation excentrĂŠe, et grâce Ă la diffĂŠrence de gĂŠomĂŠtrie entre le rotor et le stator, on obtient une cavitĂŠ progressive, continue et sans fin. Le vide crĂŠĂŠ aspire le fluide. Puis celuici transite par la cavitĂŠ progressive, et sort de la pompe sous pression. Le sens d’Êcoulement du fluide peut ĂŞtre modifiĂŠ en inversant le sens de rotation. La sĂŠrie Visco. pump est donc prĂŠconisĂŠe pour les applications robotisĂŠes Ă forte dynamique. Autre point fort, ces pompes ĂŠvitent la mise en Ĺ“uvre de valve de dosage, le fluide pouvant ĂŞtre directement dĂŠlivrĂŠ en sortie de pompe. Il est possible de pomper des liquides et des pâtes chargĂŠs Ă 60% avec une prĂŠcision de Âą1% en volume. La plage de viscositĂŠ admissible est comprise entre 1 et 1000000 centistokes. Les cylindrĂŠes disponibles vont de 0,01 Ă 4 cm3/tr. Le rotor et le corps de pompe sont en acier Inox, le stator en FKM et les joints en PTFE. Fournisseur suco vse France

cc dEscriPtion

cc Points forts

rĂŠfĂŠrence sĂŠrie Visco. pump CaractĂŠristique Ces pompes

- Ces pompes permettent d’Êviter la mise en Ĺ“uvre de valve de dosage, le fluide pouvant ĂŞtre directement dĂŠlivrĂŠ en sortie de pompe. - Il est possible de pomper des liquides et des pâtes chargĂŠs Ă 60 % avec une prĂŠcision de Âą1 %.

fines de la sĂŠrie Pin Oven Chains. Elles sont proposĂŠes en standard dans des tailles M128ASL et sont ĂŠquipĂŠes de tĂŞtes thermoplastiques en bout des tiges de manutention pour la protection des corps creux Ă transporter. RĂŠsis-

tantes Ă l’usure et aux produits chimiques, ces tĂŞtes acceptent 260 °C. Ces chaĂŽnes de transport sont livrĂŠes avec un lubrifiant spĂŠcifique.

volumÊtriques à cavitÊ progressive, compactes et faciles sont particulièrement recommandÊes pour les applications robotisÊes à forte dynamique.

Fournisseur Watson-marlow

cc mĂŠcanique

ChaĂŽnes de transport de canettes

La Pochain-I est la dernière version des chaÎnes de transport de canettes et de tubes à parois

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Fournisseur iwis France

7$3,6 $17, )$7,*8( 3ULQFLSH G¡DPRUWLVVHPHQW pODVWLTXH

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Produits

cc LOGICIELS

d’appLication DÊcoupe et fabrication de tissu

Conçue pour rĂŠpondre aux enjeux de l’industrie de la mode et de l’habillement, cette solution optimise les processus de dĂŠcoupe et de fabrication des tissus. Optiplan V3R4 repose sur une technologie de planification des ordres de production grâce Ă des opĂŠrations fluides et des risques d’erreurs rĂŠduits. En connectant des progiciels ERP Ă la salle de coupe, Optiplan consolide les ordres et simplifie les flux d’information pour optimiser les opĂŠrations de placement, de matelassage et de dĂŠcoupe. La quantitĂŠ de tissu nĂŠcessaire Ă un cycle de production est ainsi prĂŠvue avec prĂŠcision. Fournisseur Lectra

Combinaison logiciel-codeur

Grâce Ă cette interface graphique utilisateur (GUI), programmer un codeur est simple, intuitif et ne demande que quelques frappes clavier. Un cycle est parachevĂŠ en 30 secondes environ. En outre, l’alignement et le rĂŠglage du zĂŠro de l’encodeur, que ce soit en mode A, B, index ou commutation, ne prend que quelques secondes, alors que cela demande de 15 Ă 20 minutes avec un codeur optique ou magnĂŠtique non programmable. Le logiciel AMT Viewpoint permet de configurer divers paramètres de codage comme la rĂŠsolution, la position zĂŠro, et pour les modèles de commutation, le nombre de

pôles et le sens de rotation. Des donnÊes de diagnostic variÊes sont disponibles pour une analyse rapide pendant la conception ou sur le terrain. Le GUI s’interface avec le codeur via une connexion USB, et supporte les familles de codeurs incrÊmentaux AMT11 et de codeurs à commutation AMT31. Fournisseur CUI Inc

Supervision des modules d’E/S GSM-PRO

Les modules GSM-PRO, tout comme les autres modules GSM, sont souvent utilisĂŠs comme des unitĂŠs autonomes sur parcs, et donc installĂŠs Ă des endroits dif-

+ + +

fĂŠrents très ĂŠloignĂŠs mais avec une configuration très proche. Cette solution de supervision constituĂŠe d’un logiciel de portail pour PC sous Windows (XP, Vista et Windows 7) et d’une application mobile, permet d’avoir une vue globale de l’Êtat de tous les modules GSM-PRO du parc. Au dĂŠmarrage, les modules GSM-PRO ouvrent une session et le portail affiche une liste alphabĂŠtique des modules avec l’Êtat de leurs entrĂŠes et sorties. Les sorties des modules peuvent ĂŞtre commandĂŠes directement. Un journal d’ÊvĂŠnements exportable enregistre toutes les opĂŠrations des modules et de leurs E/S. Les modules installĂŠs plus tard s’ajoutent au portail via un paramĂŠtrage OTA. L’application mobile contrĂ´le les modules depuis un iPhone ou un Smartphone Android. Fournisseur Conta-clip

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D.R.

cc LogicieLs

Produits

cc équIpEmEnt GénéraL cc sécurité

Haut-parleur pour système de surveillance

Ce haut-parleur réseau à pavillon autonome permet de diffuser des annonces à distance d’une voix intelligible par un réseau. Associé à la vidéosurveillance, il offre à un opérateur la possibilité de s’adresser à des personnes depuis un point éloigné pour dissuader d’actions indésirables. Il s’intègre facilement à un système de téléphonie sur IP. Le C3003-E effectue la transmission du signal, le décodage, l’amplification et la diffusion du son dans un seul appareil. Il ne nécessite aucune alimentation externe car l’alimentation est prise en charge par Ethernet (PoE). Un fichier audio préenregistré peut être diffusé par l’appareil soit manuellement, soit par déclenchement automatique en réponse à une alarme événementielle. Fournisseur Axis Communications

Barrières immatérielles par optoélectronique active

Le champ de détection s’effectue jusqu’à 12 mètres. La protection de la main est assurée avec une résolution de 30 mm et des hauteurs de protection jusqu’à 1 827 mm. La synchronisation optique et le contrôle automatique de la sortie sont des fonctions à valeur ajoutée. Avec un indice IP65 et IP67, les Safetinex YBB Type 2 sont adaptées aux applications utilisant les fluides. Elles améliorent l’ergonomie au poste de travail et augmentent la productivité. L’installation est simple et rapide assurée par un connecteur M12, une LED d’alignement et des colliers de fixation livrés avec chaque module. Fournisseur Contrinex France

évent sanitaire

Cet évent sanitaire approuvé EHEDG, 3A et Atex correspond à une solution standard de remplacement des trappes d’explosion de tour de séchage. Il répond aux applications très exigeantes en matière d’hygiène dans les industries agroalimentaires, pharmaceutiques et chimiques. Il doit éviter les développements bactériens ou les contaminations croisées. Le Sani-V/A se propose aussi en version circulaire dans des diamètres standards du marché. Avec un KST jusqu’à 300 bar par mètre seconde, il convient à la majorité des poudres utilisées. Tous les matériaux utilisés sont conformes FDA. La fabrication est entièrement automatisée dans le centre de production de Belgique. Fournisseur Fike France

D.R.

cc équipement

Ces barrières immatérielles sont un dispositif de protection optoélectronique actif qui a été spécialement conçu pour des applications de type 2 (Cat 2 ou SIL 1) telles que le façonnage métallique, les machines de soudage ou les systèmes élévateurs industriels. Le boîtier et la vitre sont très robustes pour apporter une excellente résistance aux chocs et aux vibrations.

Les unités de mesure système internAtionAL A A/m Bq °C C cd cd/m2 F h H Hz J K kg lm lx m m2 m3 m/s m/s2 min N nm Pa rad s ps T

ampère ampère par mètre becquerel degré Celsius coulomb candela cd par mètre carré farad heure henry hertz joule kelvin kilogramme lumen lux mètre mètre carré mètre cube mètre par seconde m/s par seconde minute newton nanomètre pascal radian seconde picoseconde tesla

V volt VA voltampère W watt Wb weber Ω ohm Autres abréviations Å angström atm atmosphère bar bar dB décibel dpi point par pouce g gramme cal calorie ch cheval vapeur c/s cycle par seconde eV électronvolt Go giga-octet gr grade Kbit kilobit (1 Kbit=1 024 bits) km/h kilomètre par heure Ko kilo-octet kWh kilowattheure l litre Mo méga-octet Mx maxwell Po poise t tonne tr tour tr/min tour par minute

L’IndAC2 contient la technologie intelligente CHIPS qui régule en permanence grâce à ses capteurs. Le boîtier de contrôle à écran tactile fournit des données exploitables et des synthèses de défauts. Il est disponible en 2 combinaisons de couleurs standards.

que est généré par les mouvements d’activation de la tête d’interrupteur. Il est transmis en message radio par une antenne émettrice intégrée vers un récepteur. Avec le protocole Zigbee, faible énergie, il est possible de combiner des interrupteurs de position et des boutons poussoirs. La gamme XCKW accepte jusqu’à 32 émetteurs gérés par un seul récepteur. La portée est de 100 mètres en champ libre ou 25 mètres en coffret métallique. La distance peut être augmentée par des bornes répétitrices optionnelles. Elle a une protection IP66. La température d’utilisation varie de -20 °C jusqu’à +60 °C.

Fournisseur Biddle

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22/12/2015 11:21:

cahier technique Les mathématiques au secours de la 5G ccréalisé par

ccFrançois rivet

Professeur à l’InstItut PolytechnIque de Bordeaux

D. R.

François Rivet est maître de conférences à Bordeaux INP et directeur des relations internationales de l’école nationale supérieure d’électronique, informatique, télécommunications, mathématique et mécanique de Bordeaux (Enseirb-Matmeca). Il dirige l’équipe de recherche «Circuits and systems» du laboratoire de l’intégration du matériau au système (IMS). Depuis 10 ans, il propose une méthodologie de conception des circuits radiofréquences en rupture avec l’existant, basée sur les mathématiques. Ses recherches sont reconnues dans le monde entier.

ujourd’hui, un téléphone est un centre multimédia qui permet de surfer sur Internet, d’échanger des données, de se localiser… Chacune de nos interactions numériques utilise des circuits électroniques pour recevoir et transmettre des informations par des ondes radiofréquences. Pour cela, nos téléphones disposent de 7 à 8 puces spécifiques. Chacune consomme de la puissance, alors même qu’un téléphone est limité à sa seule batterie et que nous sommes de plus en plus gourmands en débit d’information, sautant d’une génération de communication à l’autre: 3G, 4G et bientôt 5G. Pour accroître le débit, il faut augmenter la bande passante et donc couvrir une gamme de fréquences plus grande, tout en consommant moins d’énergie à moindre coût de développement. cm

A

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cAhier technique

Fig. 1

Les circuits radiofréquence traditionnels

Pour faire sauter les limites d’autonomie que les circuits électroniques actuellement disponibles imposent aux smartphones, une nouvelle approche mathématique du traitement du signal analogique permet de repousser les barrières de la consommation énergétique dans un ratio pouvant aller jusqu’à 1000!

F. RoBERT

Les puces 5G au défi de la frugalité

Tous les circuits RF travaillant en émission/réception sont bâtis sur ce modèle théorique dit de «radio logicielle». De fait, les branches émission et réception comportent de multiples circuits en parallèle correspondant aux différents standards. C’est cette multiplicité et la conversion des signaux entre l’analogique et le numérique et vice-versa qui consomme beaucoup d’énergie. D’où l’idée de l’équipe «Circuits and systems» du laboratoire IMS de développer une nouvelle architecture moins gourmande.

out être humain pourrait bientôt avoir son terminal mobile, ce qui représente 7 milliards de consommateurs potentiels. Idéalement, nous aimerions ne recharger ces terminaux, qui sont nos interfaces quotidiennes avec le monde virtuel, qu’une fois par semaine. Nous voudrions aussi pouvoir charger le contenu que nous désirons dans la seconde.

t

haute fréquence pour interpréter tous les standards, typiquement 10 GHz avec 16 bits de résolution. Malheureusement, ce tout numérique si performant a un coût. À ce jour, cela consomme beaucoup d’énergie, de l’ordre de la centaine de watts. Les batteries de nos terminaux mobiles ne peuvent donc pas fournir l’énergie nécessaire à ce principe (Fig. 2). Le verrou technologique principal est le convertisseur analogique numérique (CAN) ou numérique analogique (CNA) qui numérise toute la bande de signaux RF pour

1. trAiteMent Du SiGnAL Mieux traiter l’analogique grâce aux mathématiques

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N°986ccAVRIL 2016

Fig. 2

Un besoin de concepts de rupture

F. RoBERT

Pour répondre au paradigme de cette équation communication/consommation/coût, une seule puce devrait donc recevoir et transmettre tous les standards connus et à venir, sur une très large bande de fréquences en consommant le moins possible. Le concept de radio logicielle est né de cette nécessité dans les années 90. Il se résume par une architecture matérielle qui peut accéder à tout ou partie du spectre radiofréquence selon le besoin de l’utilisateur. Malheureusement, des verrous technologiques s’opposent à la réalisation de cette puce unique. Classiquement, un circuit radiofréquence (RF) est composé d’éléments analogiques pour amplifier, synchroniser, filtrer, adapter en fréquence et décoder un signal. Ce circuit ne fonctionne que pour un standard donné. Sur une puce unique, l’idée est de recevoir tous les signaux radiofréquences, quel que soit le standard, et de les convertir directement en numérique pour s’affranchir de la spécificité analogique bloquante des anciens circuits (Fig. 1). Une fois que nous avons en main des 0 et des 1, il est facile de traiter de manière logicielle n’importe quel standard avec un programme adapté qui saura faire le tri dans les informations reçues. La conversion en numérique d’un signal reçu doit donc se faire avec une très grande résolution à

La conversion en numérique à haute fréquence et à grande résolution consomme beaucoup d’énergie, ce qui rend la conception difficile voire impossible. Il faut donc mettre en place des concepts de rupture si l’on veut briser ces barrières.

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Fig. 3

La branche réception

cc Ce qu’il faut retenir

c Une approche en rupture de la conception des circuits radiofréquences est nécessaire pour réduire la consommation des terminaux mobiles. c L’utilisation de mathématiques avancées permet d’aller dans cette voie.

F. RoBERT

c Les gains énergétiques peuvent atteindre un facteur 1000.

L’introduction d’un unique Sampled Analog Signal Processor (SASP) dans la chaîne de réception analogique avant le convertisseur analogique/numérique (CAN) permet de diminuer, outre la complexité, sa charge et donc sa consommation énergétique.

qu’un processeur de traitement du signal numérique puisse démoduler les signaux en numérique et donc être reprogrammé pour traiter n’importe quel standard. Une chaîne de réception d’un terminal mobile ne peut raisonnablement dépasser une consommation de 500 mW. Comme la conversion analogique/numérique est et restera le verrou technologique pour les 15 années à venir, nous proposons une approche de rupture consistant à s’affranchir de la conversion et à traiter les signaux directement en analogique en relâchant ainsi les contraintes de conception des circuits radiofréquences traditionnels. C’est la conception assistée par mathématiques. Elle va être utilisée à la fois pour le récepteur, l’émetteur et l’amplificateur.

2. rÉcePtiOn rADiOFrÉquence Le processeur réduit la consommation du convertisseur Pour lever le verrou technologique du CAN, une première approche consiste à utiliser, en interface entre l’antenne et le CAN, un processeur analogique de traitement du signal, appelé SASP (Sampled analog signal pro-

cessor). Il implémente une transformée de Fourier discrète analogique (TFD), un outil mathématique transformant un signal temporel en un signal fréquentiel représentant un spectre, c’est-à-dire l’observation de toutes les fréquences sur un même support. La TFD permet donc de traiter des signaux dans le domaine spectral et nous pouvons l’utiliser pour réaliser le principe de translation et de démodulation fréquentielle. L’ensemble des signaux RF est reçu par l’antenne. Il est traité par la TFD grâce à des échantillons de tension. Le spectre représentant les signaux RF est mis à disposition sous forme d’échantillons de tension (Fig. 3). Ceux correspondant à l’enveloppe du signal désiré sont sélectionnés et convertis en numérique à des fréquences basses. Le verrou technologique du CAN est alors bel et bien levé. Une fois numérisé, le signal représente les coordonnées cartésiennes des symboles des signaux modulés dans la bande sélectionnée. On peut choisir de sélectionner un ou plusieurs échantillons de tensions qui représentent chaque bande d’intérêt. On fait ainsi de la réception concurrente de signaux RF à coût constant sur une très large bande. Nous avons réalisé un prototype pour valider la faisabilité d’un calcul analogique suffisamment précis à hautes fréquences pour respecter les contraintes de la réception radiofréquence. Trois opérations analogiques ont été mises en avant pour réaliser une TFD : une opération de retard, une addition, une pondération sur les échantillons de tension. Des simulations comportementales ont validé le principe du circuit. Le SASP considéré ici traite 64 échantillons de tension. Un démonstrateur de ce circuit (1,44 mm2) a été réalisé en technologie 65 nm de STMicroelectronics en 2013. Sa consommation est 97 mW sous 1,2 V. La dynamique d’entrée est de 42 dB, avec une fréquence maximale de 6 GHz et une bande instantanée de traitement de 2 GHz. Des mesures ont été réalisées sur le circuit. Un signal modulé en BPSK (voir vocabulaire) a été envoyé en entrée. Cette modulation a été réalisée à l’aide d’un déphasage de π de la phase de la porteuse selon qu’un 0 ou un 1 était modulé. Le signal sera soit en phase si un 1 est transmis, soit en opposition de phase si un 0 est transmis. Le SASP élimine la porteuse et filtre les canaux. On ne récupère en sortie que l’image du déphasage du signal. Cela se traduit par une récupéraAVRIL 2016ccN°986

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cAhier technique

Fig. 4

3. ÉMiSSiOn rADiOFrÉquence La pompe de Riemann apporte la flexibilité Pour cette partie, une nouvelle architecture de générateur de signaux, en rupture avec les topologies standard, est proposée. Le verrou de la conversion numérique/analogique est la quantification de beaucoup d’informations à une fréquence élevée. On relâche les contraintes en repensant la contrainte de conversion sur la possibilité technologique des circuits intégrés. Par exemple, le conformateur à diodes illustre le fait qu’un signal sinusoïdal peut être construit par un signal triangulaire si nous jouons sur des seuils de tensions pour générer des pentes. Ces seuils sont matériellement figés dans le circuit analogique qui ne sera réactif que dans ses limites de fonctionnement. Nous proposons de nous baser sur ce principe pour intégrer un générateur de pentes commandé par des signaux numériques. C’est la pompe de Riemann, qui vise à reconstruire un signal analogique quelconque grâce à une approximation affine par morceaux constituée de pentes prédéfinies, calibrées en fonction de la gamme fréquentielle à couvrir. Ce générateur de signaux analogiques montre sa propension à adresser l’émission concurrente d’une dizaine de signaux modulés avec des fréquences porteuses réparties

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L’utilisation d’un banc de test montre que chaque échantillon de tension correspond bien à une bande de fréquences, via une bijection. La mesure de la réponse du circuit montre bien la démodulation fréquentielle d’un signal BPSK.

sur une bande de plusieurs GHz. La combinaison des signaux est logicielle. Il en résulte un générateur très flexible qui constitue un bon candidat pour développer des émetteurs multifonctions. La première étape consiste à calculer le code de Riemann, c’est-à-dire la séquence d’index des pentes qui permet d’approcher au mieux le signal, au sens de l’intégrale de Riemann. Ce code sur N bits permet de contrôler des sources de courant commutées complémentaires, afin d’intégrer des paliers de courants constants dans une charge capacitive, aux bornes de laquelle le signal affine par morceaux est ainsi généré. Fig. 5

Les paramètres de conversion de la pompe de Riemann

F. RoBERT

tion directe du signal numérique dans le cas du BPSK. Le concept de réception concurrente (réception simultanée de plusieurs signaux) est caractérisé finement à l’aide d’un banc de test pour démontrer la linéarité fréquentielle du circuit, qui a des performances identiques quelle que soit la fréquence du signal qu’il traite. Nous avons pu démontrer que chaque échantillon de tension correspond bien à une bande de fréquences, avec une bijection entre échantillon et fréquence (Fig. 4). Ensuite, nous nous sommes placés sur un échantillon donné pour mesurer sa linéarité en amplitude et en variation de fréquence dans sa bande. La linéarité en amplitude est définie par une variation cohérente de l’amplitude de sortie fonction de la variation de l’amplitude du signal d’entrée. Nous avons montré que la réponse du circuit est bien linéaire jusqu’à –42 dB, c’est-à-dire que nous pouvons traiter des signaux 150 fois plus faibles qu’un signal de référence. La réponse fréquentielle est cohérente à la théorie de Fourier par l’illustration d’un «lobe» caractéristique de la TFD. Le SASP a donc réalisé ici une démodulation fréquentielle du signal. Le CAN et le processeur du traitement du signal numérique qui suivent le SASP n’ont que très peu d’informations à traiter à des fréquences basses. Le SASP relâche toutes les contraintes de consommation énergétique du CAN et du DSP à moindre coût en garantissant la reconfigurabilité induite par sa conception analogique à base de la théorie mathématique de Fourier.

F. RoBERT

Le concept de réception concurrente

La conversion de Riemann dépend de deux paramètres fondamentaux, le nombre de bits (N) utilisé pour le codage des pentes et le facteur de sur-échantillonnage (r). Ce sont eux qui définissent la complexité du circuit et sa consommation. Il faut alors trouver le bon rapport signal-bruit (SNRdB) satisfaisant l’objectif de performance.

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Fig. 6

F. RoBERT

Spectre du signal reconstruit grâce à la pompe de Riemann

Le spectre de la combinaison de 3 signaux modulés correspondant au standard 5G en sortie de pompe de Riemann montre les 3 bandes correspondant aux caractéristiques respectives des signaux.

Une représentation numérique du signal voulu est présentée à l’entrée du système sur un nombre (N) de bits, cadencée à la fréquence (fs). La différence entre l’échantillon d’entrée à un instant donné et la valeur estimée du signal à l’instant précédent est quantifiée sur N bits, afin de déterminer la pente qui minimise l’erreur commise. La quantification opère donc sur la dérivée discrète du signal, et non sur le signal lui-même ; il s’agit d’une modulation de type Delta. Il est donc nécessaire de faire une intégration pour recouvrir le signal voulu. C’est le rôle de la pompe de Riemann, qui Fig. 7

Diagrammes de l’œil et de constellations du signal reconstruit grâce à la pompe de Riemann

F. RoBERT

En haut : les diagrammes de l’œil sont des oscillogrammes où les données numériques issues d’un récepteur sont en vertical tandis que l’axe horizontal est synchronisé avec le débit du signal. Un œil ouvert correspondra à un signal comportant un minimum de distorsion. En bas : les diagrammes de constellation représentent un signal modulé numériquement (QAM ou PSK). Ils sont utilisés pour identifier le type d’interférences ou de distorsions dans un signal. La qualité des diagrammes de l’œil montre que l’architecture n’apporte pas de distorsion significative. Tandis que celle des constellations montre que l’EVM, qui mesure la performance, ne dépasse pas 1,3 % pour chacune des trois modulations.

utilise l’intégration de courants constants dans une charge capacitive pour réaliser cette opération. La conversion mise en jeu implique deux paramètres fondamentaux : le nombre (N) de bits utilisés pour le codage des pentes, et le facteur de sur-échantillonnage (r), défini comme le rapport entre la fréquence de la conversion (fs) et le double de la fréquence maximale du signal à générer (Fig. 5). La fréquence de conversion est fortement liée au nœud technologique utilisé pour implémenter le système ; le nombre de bits N impacte directement la complexité du circuit développé et sa consommation. Il s’agit alors de trouver un compromis entre la complexité du système, liée à ces deux paramètres, et ses performances, qui peuvent se traduire par le rapport signal sur bruit (SNR), la dynamique exploitable (SFRD), ou encore l’amplitude du vecteur d’erreur (EVM) des signaux modulés. Afin d’évaluer les performances de l’architecture présentée pour l’émission concurrente de signaux modulés, le flot de simulation suivant a été suivi. Le signal voulu a été généré sous Matlab avec une précision suffisante. Ensuite, le codage de Riemann a été appliqué à ce signal, avec une fréquence de travail de 25 Gbit/s, et une résolution de 4 bits pour la quantification. L’approximation affine ainsi déterminée (signal de sortie de la pompe de Riemann) a enfin été reconstruite sous Matlab. L’exemple présenté (Fig. 6) met en œuvre la combinaison de 3 signaux modulés. Le spectre du signal résultant reconstruit grâce à la pompe de Riemann montre les 3 bandes correspondant aux caractéristiques des signaux précédemment décrits. Le plancher de bruit de quantification correspond à la résolution minimale de conversion d’une information. Il est situé à environ 50 dB en dessous du niveau des signaux modulés. Les 3 signaux sont ensuite démodulés, grâce à une multiplication par les fréquences porteuses respectives. Les diagrammes de l’œil et des constellations ont ainsi été obtenus, chaque colonne correspondant à l’un des signaux démodulés (Fig. 7). Nous avons réalisé un démonstrateur en technologie CMOS 65 nm de TSMC. Le circuit occupe une surface de 0,1 x 0,24 mm (sans les plots de connexion). La consommation est de 720 μW sous 1,2 V, pour AVRIL 2016ccN°986

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cAhier technique MAthÉMAtiqueS APPLiquÉeS à LA 5G

Fig. 8

une fréquence de travail de 25 Gbit/s et un nombre de bits N=3. Il a apporté la preuve du concept.

Exemple de transmission d’un signal sur 10 canaux après codage de Riemann

4. AMPLiFicAtiOn rADiOFrequence Les séries de Walsh pour passer du carré à l’analogique F. RoBERT

La théorie de Fourier nous dit qu’un signal est composé d’harmoniques, des signaux sinusoïdaux. Donc, n’importe quel signal peut être généré grâce à une somme de signaux sinusoïdaux. Or, la conception d’un circuit intégré avec Le codage de Riemann a été appliqué à ce signal conforme au standard 5G un générateur de nombreux signaux sinusoïdaux n’est composé de 10 canaux agrégés, puis l’approximation affine par morceaux correspondante a été construite. La densité spectrale de puissance techniquement pas possible. En revanche, l’électronique de ces 10 signaux est à environ 38 dB au-dessus du plancher de bruit actuelle gère très bien les signaux binaires, à deux niveaux de quantification, ce qui démontre une très grande robustesse du circuit (haut et bas). Nous pouvons considérer ces signaux comme à l’émission concurrente de signaux. carrés. La question qui se pose est de savoir s’il est possible de reconstruire n’importe quel signal RF modulé grâce à est constitué de trois blocs: la PLL, le générateur de Walsh une combinaison de signaux carrés. On utilise pour cela la transformation en série de Walsh. Elle utilise des et l’amplificateur de puissance. Une PLL fournit des signaux carrés périodiques (S0 à S5). Le générateur de signaux prenant les valeurs +1 pour les niveaux hauts ou -1 pour les niveaux bas. Le signal RF est une recombinaiWalsh est un circuit combinatoire qui permet de généson des signaux carrés périodiques. Elle se fait avec des rer les 64 fonctions de Walsh à partir d’une combinaison coefficients de pondération qui sont rafraîchis en fonction des signaux S0 à S5 issus de la PLL. L’amplificateur de du signal à émettre. Comme la transformation forme une puissance (PA) est composé de paires différentielles adaptées à la bonne gamme de fréquences des signaux de base orthonormée complète dans laquelle nous pouvons décomposer de façon unique n’importe quel signal RF sous Walsh qu’il doit adresser. Elles sont contrôlées en cousa forme de Walsh, nous pouvons reconstruire fidèlement rant par les jeux de coefficients {an,bn} de la série de et dynamiquement les signaux RF. Fig. 9 Sous Matlab, nous avons implanté Les circuits radiofréquence de nouvelle génération cette transformation de Walsh et nous en comparons l’approximation donnée par une série d’ordre 64 au signal d’origine. L’ordre montre que cette complexité est suffisante pour rester fidèle au signal RF initial. Nous avons pris le cas d’une émission concurrente comprenant trois modulations à des fréquences porteuses et des débits de données différents. Les spectres en résultant sont identiques mis à part les effets de bord, des harmoniques très hautes fréquences dues aux imperfections de l’électronique numérique et analogique. Le signal RF constitué des 3 porteuses modulées à : 2,31 GHz pour la 64QAM ; 2,33 GHz pour la 16-QAM et 3,58 GHz pour la QPSK, est ensuite démodulé et les données reçues sont comparées avec celles émises en utilisant 2 mesures différentes : le diaAfin d’augmenter les capacités des circuits RF tout en diminuant leur consommation énergétique, l’équipe «Circuits and systems» du laboratoire IMS remplace les multiples branches de réception par un processeur gramme de l’œil, qui est correct pour de traitement du signal analogique par échantillonnage (SASP) pour diminuer la charge du convertisseur analogique chacune des modulations, et l’EVM, numérique (CAN). Dans le futur, le SASP et le CAN ne feront plus qu’un. Un travail similaire est fait sur la branche émission où deux options sont possibles: une pompe de Riemann qui attaque un amplificateur spécifique qui est à chaque fois inférieur à 1 %. ou un générateur de Walsh. L’ensemble est plus simple et plus performant et consomme moins d’énergie. L’émetteur radio logicielle intégrale

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Walsh. Suite à leurs conversions sur 10 bits, les coefficients sont délivrés par un circuit logique programmable (FPGA) à une fréquence de l’ordre de 100 MHz. Les signaux résultants sont sommés en courant pour construire le signal à transmettre.

5. cOncLuSiOn Déjà prêt pour la 5G en 2020 L’objectif des architectures présentées ici est de réaliser la réception et l’émission concurrente de signaux radiofréquences avec une consommation très basse et une intégration bas coût. Nous l’appliquons à des signaux correspondant au standard 5G qui sera déployé à partir de 2020. Ce standard est une passerelle entre les différents objets communicants pour transporter l’information à très haut débit, haute autonomie et couverture maximale. Il y a une hétérogénéité des moyens de communications, ce qui requiert une grande flexibilité du circuit radiofréquence. Nous avons utilisé l’exemple de la pompe de Riemann dans le cas d’un transfert de données, par exemple une communication holographique. Pour cela, on génère un signal composé de 10 canaux agrégés, répartis non uniformément sur la bande [1,8 – 3,6 GHz], définie comme la bande sub-6 GHz du standard 5G (Fig. 8). Le signal idéal a été généré sous Matlab. Les modulations mises en œuvre sont des 64-QAM, totalisant un débit binaire de 600 Mbit/s. Le codage de Riemann a été appliqué à ce signal, avec une fréquence de travail de 25 Gbit/s et une résolution de 5 bits, puis l’approximation affine par morceaux correspondante a été construite. L’architecture développée génère directement le signal correspondant à la combinaison des signaux modulés voulus, ce qui assure intrinsèquement leur synchronisation. Le signal a ensuite été démodulé, pour chacune des 10 fréquences porteuses. Les constellations obtenues montrent toutes une amplitude moyenne du vecteur d’erreur (EVM) inférieure à 1,6 %. En conclusion, nous avons démontré qu’une approche en rupture dans la conception des circuits intégrés radiofréquences était nécessaire pour avancer dans le paradigme des terminaux mobiles (Fig. 9). On concilie hautes fréquences, résolution, basse consommation et haut débit en utilisant les mathématiques pour la conversion de données de l’information aux radiofréquences et vice versa. Trois circuits ont été proposés, chacun consommant un facteur 10 à 1 000 fois inférieur à l’architecture classique. Des prototypes ont été réalisés dans des technologies avancées pour faire la démonstration physique de ces concepts. Les générations de circuits radiofréquences à venir s’inspireront de la recherche française pour nous connecter toujours plus, les uns les autres, partout, tout le temps. cm AVRIL 2016ccN°986

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cAhier technique MAthÉMAtiqueS APPLiquÉeS à LA 5G

POUR ALLER PLUS LOIN Dans un marché en croissance exponentielle, les circuits intégrés repoussent les limites de la technologie grâce à de nouvelles techniques d’intégration des systèmes. La communauté scientifique de la conception de circuits intégrés rivalise d’innovations pour battre en brèche le carcan technologique. Dans ce contexte, le livre Emerging Technologies and Circuits fait un état de l’art de ces innovations dont la recherche et le développement se sont poursuivis au cours des dernières années. Des dizaines de brevets ont été déposés et des centaines de publications ont été publiées dans les journaux et les conférences sponsorisées par l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE ). Des workshops réguliers enrichissent en permanence cette connaissance. Le dernier, organisé par le docteur François Rivet et le professeur Yann Deval, qui a fait état des dernières recherches en matière de radiocommunications avancées, s’est tenu à Shanghai en mars 2016 lors du congrès Tech Shanghai. cm

Conférence 8 000 experts à San Francisco

Les dernières nouveautés en matière de circuits intégrés pour les communications sans fil sont présentées tous les ans lors de la conférence Radio Frequency Integrated Circuit Symposium (RFIC) (rfic-ieee.org). C’est la conférence internationale la plus importante car elle rassemble pendant une semaine 8 000 experts de l’univers des télécommunications pour des sessions techniques, une exposition industrielle, des démonstrations des circuits que vous retrouverez dans votre vie quotidienne dans les années à venir. Elle aura lieu à San Francisco du 22 au 27 mai 2016. C’est l’occasion de découvrir les dernières avancées qui vont révolutionner la communication dans notre société. cm

Vidéo Découvrez de manière très didactique, dans cette vidéo réalisée par le centre de recherche de Nokia (NRC), le fonctionnement des systèmes radiofréquences utilisés dans la téléphonie mobile.

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N°986ccAVRIL 2 016

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industrie-techno.com

PSK (Phase-shift keying ou modulation par changement de phase) Signal sinusoïdal très haute fréquence, la porteuse, dont la phase varie en fonction d’un message modulant. Celui-ci peut être numérique et à chaque symbole binaire, on associe un phasage particulier de la porteuse.

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BPSK (Binary phase-shift keying) PSK la plus robuste car seule une grande déformation du signal peut tromper le démodulateur sur le symbole reçu. Mais on ne module qu’un seul bit par symbole, ce qui exclut les applications à débit binaire élevé.

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QPSK (Quadrature phase-shift keying ou modulation en quadrature par changement de phase) Avec 4 phases, elle peut coder deux bits par symbole. on peut soit multiplier le débit binaire par 2 par rapport à la BPSK, en maintenant la bande passante du signal, soit maintenir le débit en réduisant la bande passante utilisée par 2.

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QAM (Quadrature amplitude modulation)

Forme de modulation d’une porteuse par modification de son amplitude et d’une onde déphasée de 90° selon l’information transportée par deux signaux d’entrée. c

systèmes radiofréquences

NRC

Vocabulaire professionnel

PLL (Phase-locked loop ou boucle à phase asservie) Montage

électronique asservissant la phase instantanée de sortie sur la phase instantanée d’entrée ou une fréquence de sortie sur un multiple de la fréquence d’entrée.

D.R.

Documentation La synthèse des travaux de recherche

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LA MÉCANIQUE DES

RÊV

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c L’OUTIL TECHNO

Un casque de réalité virtuelle Oculus Rift c LA DÉMARCHE Proposer une expérience immersive permettant de se promener dans un tableau c L’ACTU L’installation est visible jusqu’au 12 juin au Musée Dali de Floride

Réalité virtuelle Dans la tête de Dali À quoi pensait Dali lorsqu’il peignait ? C’est un peu la question à laquelle a tenté de répondre de manière originale une agence de création, qui propose de revisiter un célèbre tableau du maître via une expérience immersive.

Vidéo

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cc MURIEL DE VÉRICOURT, GÉRARD QUÉVRIN redaction@industrie-technologies.com

Retrouvez chaque semaine notre rubrique « La mécanique des rêves » sur notre site web

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N°986ccAVRIL 2016

Embarquez pour une promenade virtuelle en vidéo. Dali

www.industrie-techno.com

D.R.

’immerger dans un tableau de Dali, tourner autour des sculptures qu’il a représentées dans Réminiscence archéologique de l’Angélus de Millet (1935), voir voler les oiseaux dans le ciel… c’est l’expérience inédite que propose en ce moment, jusqu’au 12 juin 2016, le musée Dali de la ville de St. Petersburg, en Floride, avec l’installation Dreams of Dali, réalisée par l’agence Goodbye Silverstein & partners. Munis d’un casque Oculus Rift, les visiteurs sont invités à une expérience immersive dans l’univers de l’artiste. Pour la créer, les développeurs de l’agence ont eu recours à des outils de modélisation 3D et de rendu de la lumière et de la texture identiques à ceux qu’utilisent les concepteurs de jeux vidéo. cm

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