La bonne soudure par un laser sur mesure

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L’Empa a optimisé pour l’entreprise Medtronic un procédé de soudage par laser des boîtiers de titane renfermant l’électronique de ses stimulateurs et défibrillateurs cardiaques. Medtronic exploite actuellement ce processus au niveau mondial.

L’entreprise américaine Medtronic fabrique dans son unité vaudoise de Tolochenaz un cinquième des stimulateurs cardiaques et un quart des défibrillateurs vendus dans le monde. L’électronique de ces appareils destinés à être implantés se loge dans des boîtiers de ti-tane hermétiquement soudés. On se servait pour le soudage de lasers solides à impulsions. Ces lasers nécessitent un entretien suivi et manquent souvent de régularité. Il sont en outre refroidis à l’eau et prennent beaucoup de place.

Un nouveau laser lancé en 2015 par l’entreprise américaine IPG Photonics a laissé espérer une amélioration: refroidi à l’air plutôt qu’à l’eau - d’où un gain d’énergie - il nécessite moins d’entretien, est plus compact et s’avère plus régulier dans son travail.

Les premiers essais conduits chez Medtronic ont cependant montré que les cordons de soudure de ce nouvel appareil présentaient une bordure noire-suie très problématique pour des implants. Sébastien Favre, ingénieur au département recherche de Medtronic, s’est alors adressé aux spécialistes en matériaux de l’Empa de Thoune, Patrik Hoffmann et Marc Leparoux. Ils se sont penchés sur l’optimisation du nouveau laser pour le soudage sur titane. Le projet était financé par Innosuisse, l’ancienne Commission pour la tech-nologie et l’innovation (CTI).

Pour simuler la production de Medtronic, l’Empa a monté sa propre installation lui permettant d’analyser très exactement le com-portement du laser dans un environnement contrôlé. Il s’est avéré que la bordure noire résultait de l’interaction entre le processus et les vapeurs de titane qu’il générait, et que cette bordure se composait de nanoparticules de titane. De nouveaux essais ont permis aux chercheurs de l’Empa de la faire disparaître en modifiant la longueur d’onde du laser. Suivant les instructions de l’équipe de l’Empa, IPG Photonics a construit un laser sur mesure qu’il a mis à disposition pour un nouveau tour d’essais. Lesquels ont été concluants: l’adaptation de la longueur d’onde avait résolu le problème.

Aujourd’hui, l’Empa, Medtronic et IPG Photonics détiennent un brevet commun sur le laser à fibre optimisé. Medtronic a pu améliorer sa production d’implants tant quantitativement que qualitativement, tout en réduisant sensiblement ses coûts de fabrication. Le site suisse du groupe américain a consolidé son leadership technologique: les lasers spéciaux mis au point dans notre pays sont ac-tuellement en service dans les ateliers Medtronic de Puerto Rico, de Singapour et des États-Unis.