Philippe Lutz, directeur du département Automatique et Systèmes Micro-Mécatroniques (AS2M) de l’Institut FEMTO-ST

« On verra naître, à l’horizon cinq ou dix ans, des véritables « usines dans un microscope » qui pourront fabriquer et assembler sous vide des composants pour différents domaines d’application, comme les télécommunications, par exemple. Ce qui permettra d’améliorer sensiblement les performances des composants. »

Toujours à la pointe de la recherche microtechnique française, le département que vous dirigez est reconnu pour ses réalisations innovantes. Quels en sont ses principaux axes de recherches ?
Le département AS2M compte 80 spécialistes de haut niveau dont un tiers de permanents, répartis dans plusieurs équipes de recherche qui étudient d’une part, la conception et la commande de systèmes micro-nano robotiques pour des applications biomédicales et de fabrication, et d’autre part, l’automatique et l’optimisation des systèmes micro-nano mécatroniques ainsi que le « Product Health Management ».

Quels domaines d’application visent ces recherches ?
Les travaux nous ont permis d’acquérir un savoir-faire étendu dans la conception et la commande de systèmes de micro-assemblage ainsi que de micro et nano-robots destinés aux domaines biomédical et manufacturier. Des solutions indispensables pour assurer par exemple, des interventions chirurgicales mini-invasives dans des micro-espaces comme l’oreille, le nez ou les cordes vocales, qui se trouvent dans certains cas à proximité de tissus ou de muqueuses avec lesquels il faut à la fois être très proche et sans contact. Pour ne pas les toucher, ces systèmes doivent avoir une dextérité hors normes. Nous étudions donc des structures robotiques particulières, flexibles et similaires aux endoscopes. À ce titre, la fabrication additive nous permet de gagner un temps précieux dans la mise au point des structures robotisées polymères dotées de propriétés nécessaires pour l’application.
Les besoins dans le domaine biomédical sont de plus en plus pointus. Tout comme dans les usines, confrontées à la mise en œuvre du concept Industrie 4.0… En effet, les thérapies géniques sont appelées à se développer rapidement, ce qui représente un champ d’application important pour nos recherches. Le tri cellulaire nécessite ainsi des solutions micro-fluidiques originales dans lesquelles nous apportons des solutions robotisées pour assurer la sélection des cellules sanguines. Les défis sont de plus en plus ardus dans le domaine manufacturier également. Il faut assurer des échelles de manipulation minuscules, de quelques dizaines de μm seulement, qui nécessitent des pinces à multi-degrés de liberté dans plusieurs directions.

Quelles seront alors les solutions du futur ?
Il est évident que nous nous orientons, à l’horizon de cinq ou dix ans, vers des systèmes nano. On verra ainsi naître des véritables « usines dans un microscope » qui pourront fabriquer et assembler sous vide des composants. Ce qui permettra d’améliorer sensiblement leurs performances, dans les télécommunications basées sur l’optique, par exemple.
À un horizon plus proche, nous cherchons à améliorer la dextérité et l’interface homme-machine des systèmes robotiques qui ne mesurent que quelques centaines de micromètres. Cela se matérialise dans les solutions inventées par des start-up issues de nos laboratoires. Comme Percipio Robotics par exemple, dont les micromanipulateurs robotisés ont été distingués par plusieurs Microns d’Or au salon Micronora.

Votre département fait partie de FEMTO-ST. Comment inter actionnez-vous avec les autres équipes de recherche de l’Institut ?
Nos synergies sont nombreuses. Avec le département Optique par exemple, nous apportons des solutions d’assemblage robotisées pour des composants optiques ce qui permet de maximiser et de garantir des fonctions optiques. Nous allons par exemple, robotiser l’assemblage de micro-miroirs ou de polariseurs en bout de fibre optique. Des recherches pour la mise au point des systèmes robotisés d’une centaine de μm situés au bout d’une fibre optique, des structures capable de réagir à un flux thermique ou à la lumière, sont menées en collaboration avec le département Micro et nano-systèmes. Il s’agit de créer de nouvelles générations de robot, un objectif qui est également au centre de nos travaux avec les chercheurs du département Mécanique pour la caractérisation des fibres végétales…
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