CTsystems : Un marathon vers la mise sur le marché

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Espoirs industriels : prototypes d’actionneurs en polymères électroactifs
Espoirs industriels : prototypes d’actionneurs en polymères électroactifs empilés. Image : Dätwyler Holding Inc.
Développer un produit à partir d’une technologie innovante prend des années, parfois des décennies. Gabor Kovacs a vécu ce processus avec sa spin-off CTsystems AG et des polymères électroactifs à l’Empa. De l’idée à la reprise par une grande entreprise, en passant par des bricolages créatifs, des échecs, des progrès et le bon compagnon de route : Expériences et bilan.

Les porteurs d’espoir sont insignifiants, minuscules, gris foncé : des plaquettes de silicone carrées ultrafines de 15 millimètres sur 15, posées sur une table dans la salle 024 de la Metallhalle, Empa, Dübendorf. Dans un carton à côté se trouve le produit fini, composé de centaines d’entre elles, empilées en "tourelles", avec des couches d’électrodes filigranes entre elles. Si l’on met de tels composants sous tension électrique, les disques de silicone se compriment ; l’actionneur "rétrécit" un peu - et peut aussi, vice versa, enregistrer électroniquement lorsqu’il est comprimé.

Quel est l’intérêt - De tels "actionneurs empilés" sont plus simples et moins chers que la technologie traditionnelle et pourraient être utilisés de diverses manières : pour l’entraînement de pompes, comme interrupteurs dans les volants, boutons de commande avec retour haptique et bien d’autres choses encore. Un potentiel que Gabor Kovacs a porté à maturité, d’abord à l’Empa, puis dans la spin-off CTsystems de l’Empa, fondée en août 2012 - des premiers bricolages avec différents matériaux à l’annonce du succès il y a quatre mois : Reprise par le groupe industriel Dätwyler, avec lequel l’équipe coopère déjà depuis 2018. Sur son site de Schattdorf, dans le canton d’Uri, une installation de production automatisée est en cours de construction et devrait être mise en service prochainement. En bref : le pas vers le marché est imminent.

Cela a pris un certain temps : environ 22 ans depuis que l’ingénieur en construction mécanique Gabor Kovacs, alors responsable de la technologie des remontées mécaniques à l’Empa, s’est laissé inspirer par l’idée des polymères électroactifs (EAP) - par exemple par des articles dans le magazine scientifique "Science". Et comme l’Empa s’est transformé au tournant du millénaire d’un laboratoire d’essai traditionnel en un institut de recherche moderne, il a décidé de prendre un nouveau départ dans ce domaine.

Rétrospectivement, les débuts semblent aventureux : des premiers composants dont les couches ont été créées à partir de ruban adhésif acrylique disponible dans le commerce jusqu’aux muscles artificiels EAP pour un robot qui a participé à un concours de "bras de fer" au "Jet Propulsion Laboratory" de l’agence spatiale américaine NASA à San Diego. Résultat : deuxième place. "C’était notre premier moment fort !", dit Gabor Kovacs en riant.

Le deuxième fut le dirigeable "Blimp", développé par une équipe de spécialistes de l’Empa autour de Silvain Michel : un engin flottant rempli de gaz, dont les gouvernes de profondeur et de direction étaient actionnées par des polymères électroactifs. Il en est finalement résulté un démonstrateur de huit mètres de long qui, grâce aux "cordons musculaires" de l’EAP sur les côtés et la queue, se déplaçait dans l’air en courbant le fuselage et en donnant un coup de nageoire - comme un poisson dans l’eau.

Des expériences instructives qui ont également profité à la technologie elle-même. La bande adhésive acrylique des débuts a été remplacée au bout de quelques années par du silicone qui, après réticulation par vulcanisation, présente de nombreux avantages : facile à travailler, stable pendant d’innombrables cycles de mouvement et durable même à des températures élevées et basses. "C’est essentiel, notamment pour l’utilisation dans la construction automobile", explique le développeur Gabor Kovacs, "peu de matériaux élastiques ont de telles propriétés".

Après le silicone courant, on utilise désormais une recette spéciale - l’une des nombreuses étapes de développement auxquelles a également participé l’ingénieur mécanicien Lukas Düring, 40 ans, qui est venu à l’Empa en 2008 pour un travail de diplôme et qui est resté comme chercheur : une aide talentueuse avec un apport précieux qui est finalement devenu un compagnon. "Il a beaucoup bricolé et testé - avec un grand succès", dit Gabor Kovacs, "c’est un vrai ’Daniel Düsentrieb’ !"


Les développeurs n’ont toutefois pas été épargnés par les revers. Des matériaux qui n’étaient soudainement plus disponibles, des pièces de rechange manquantes ou des défauts sur la machine d’empilage humide de haute précision pour les couches de silicone finies : l’installation brevetée de l’Empa, qui sert également de modèle pour la production future chez le fabricant Dätwyler.

Mais les chances de voir apparaître des produits commercialisables sont désormais bonnes, estime Gabor Kovacs : la technologie est facile à utiliser, robuste et - contrairement aux moteurs électriques comparables - silencieuse. Mais des garanties de succès - Non, il n’y en a pas. Même lors du passage à la production de masse, des détails restent à régler, par exemple le matériau des électrodes entre les disques de silicone. Des idées et du coeur à l’ouvrage sont donc toujours nécessaires - à l’avenir, davantage de la part de Lukas Düring, déjà employé chez Dätwyler, que de Gabor Kovacs, aujourd’hui à la retraite.

Que conseille le senior aux jeunes chercheurs qui souhaitent suivre une voie similaire - Une attitude optimiste ? "Ooooh oui !", répond Gabor Kovacs en hochant la tête. De la persévérance ? "Ooooh oui !", dit-il, "il faut cette persévérance inflexible". Et en plus des idées de solutions, il faut aussi avoir le sens des réalités nécessaire pour évaluer lesquelles sont réalisables au regard du marché.

Un marathon donc, et en même temps un combat de boxe entre la vision et la réalité, qui dure plusieurs tours - et qui a déjà été perdu même par des spécialistes compétents. En Allemagne par exemple : "Là-bas, de nombreuses institutions se sont penchées pendant des années sur la manière de fabriquer de tels actionneurs empilés", raconte Gabor Kovacs, "sans succès jusqu’à présent".


Qu’est-ce qui a fait la différence - Le fait que cela se soit mieux terminé chez CTsystems est aussi dû à une circonstance simple, mais que Gabor Kovacs trouve décisive. Les derniers quelques pourcents sur le chemin du succès, "c’est le fait de prendre personnellement le risque", dit-il, "que cela doit simplement fonctionner !"

Spin-off : obstétrique de l’Empa

La création d’une entreprise spin-off est un outil éprouvé pour promouvoir des technologies prometteuses. Dans le cas présent, l’actuelle CTsystems AG a été fondée en août 2012 en tant que "Compliant Transducer Systems GmbH" et spin-off de l’Empa par Gabor Kovacs et Lukas Düring. Outre le savoir-faire déjà acquis et des droits de licence avantageux pour deux brevets, la spin-off a obtenu l’accès à l’infrastructure de l’Empa et à l’installation de laboratoire de fabrication existante, ainsi qu’un soutien supplémentaire.