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Dossier - Laser ultra bref : un rayon pour le futur
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Les lasers à impulsions ultra brèves – d'une durée d’impulsion inférieure à la picoseconde (10-12 s) jusqu’à quelques centaines de femtoseconde (10-15 s) – peuvent apporter des innovations significatives dans des secteurs variés de production industrielle.

  
DossiersLaser ultra bref : un rayon pour le futur
 

Pour mieux cerner les marchés potentiels des technologies de l'ultra bref, il convient de bien identifier tout d'abord sur quel type de produit s'applique la fonction visée : réalisation d'un prototype de validation (et/ou de petite série) ou fabrication d'un objet de grande série.

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Dans les deux cas les moyens à mettre en oeuvre ne sont bien sûr pas les mêmes en terme d'investissement. Dans le deuxième cas, il convient d'identifier également si la production de grande série consiste en la fabrication d'une matrice qui elle-même sera l'élément clé de la production de série, ou si le laser est directement responsable de la structuration du produit final.

Dans la suite, nous donnons deux exemples d'applications pouvant toucher de grandes séries.

1 - Fabrication de Stents

Figure 10 : Secteur de la Santé, fabrication d’implants cardiaques (stents) biodégradables

La fabrication d'implants cardiaques (Stents) pour permettre le rétablissement de la circulation sanguine dans une artère correspond à un marché très important en nombre de pièces fabriquées et en chiffre d'affaire. L'intérêt des impulsions ultra brèves est de permettre la fabrication de Stents bio résorbables, pouvant être éliminés par l'organisme lui-même lorsque l'effet voulu a été atteint. Les Stents métalliques actuellement implantés restent d'habitude en place dans le corps. La difficulté de réalisation des Stents bio résorbables réside dans les matériaux eux-mêmes, très sensibles aux effets thermiques. Ils ne peuvent pas être usinés grâce aux lasers conventionnels, mais de très bons résultats sont obtenus avec des impulsions ultra brèves.

2 - Marquage

Le marquage laser est un domaine en plein développement, les impulsions ultra brèves peuvent y trouver une place originale. La précision et le contrôle de profondeur permettent de graver de manière spécifique des matrices d'impression permettant ensuite un marquage à très haute cadence. Les matériaux utilisés dans l'emballage (papiers, plastiques) étant très souvent à bas seuil d'ablation, des lasers basse énergie et très haute cadence pourraient être utilisés pour un marquage direct. De tels développements sont en cours en partenariat avec les industriels du domaine. L'intérêt des impulsions ultra brèves dans ce domaine, outre leur capacité à marquer tout type de matériaux, est de permettre la définition d'objets à marquer de très haute définition grâce à la précision du marquage. Une grande quantité d'information peut donc être embarquée, et relue avec des techniques assez conventionnelles de vision.

Figure 11 : illustration du domaine du marquage laser pour le marché pharmaceutique

Ce domaine peut également donner lieu à des innovations spectaculaires. Les impulsions femto sont capables de créer en surface des nanostructures dont l'interprétation physique est encore à l'étude [20].  En revanche ces nanostructures peuvent être utilisées pour des marquages tout à fait originaux, créant de la couleur à la surface des métaux [21] comme l'illustre la figure 12 :

 Figure 12 : Exemple de lecture d’un marquage laser sur métaux par nanostructures

[20] M. GUILLERMIN, F. GARRELIE, N. SANNER, E. AUDOUARD, H. SODER
"Mono- and multi- pulse formation of surface structures under static femtosecond irradiation"
Appl. Surf. Sc. 253, 8075-8079 (2007)
[21] Brevet B. DUSSER, E. AUDOUARD, M. JOURLIN, H.SODER, A.FOUCOU
« Procédé et dispositif de marquage d'une surface par nanostructures périodiques »n°07 06427, 13 septembre 2007