La start-up suisse Scrona AG a reçu un financement de série A de 9,6 millions de dollars de AM Ventures, TRUMPF Venture et d’autres, dont le gouvernement suisse. Cette injection aidera l’entreprise à commercialiser et à mettre à l’échelle sa technologie de tête d’impression électrostatique potentiellement révolutionnaire. Capable d’imprimer en 3D de multiples matériaux à des échelles inférieures au micron, la technologie multi-buses brevetée pourrait réduire la production de circuits dorsaux de semi-conducteurs de 22 étapes à une ou deux seulement.
La technologie de Scrona se distingue des procédés d’impression 3D par jet d’encre en combinant un débit élevé et une résolution ultra-haute. Contrairement aux autres méthodes qui impriment des matériaux conducteurs à une échelle d’environ 10 microns et aux procédés à jet d’encre standard qui atteignent une résolution d’environ 50 microns, la technique de Scrona est capable d’atteindre 0,5 micron. Et, contrairement à d’autres machines plus récentes capables de déposer de l’encre à des résolutions aussi élevées, la technologie d’impression de Scrona est capable d’atteindre un débit aussi élevé que celui des imprimantes à jet d’encre 2D industrielles.
La clé de cette technologie est d’éviter l’utilisation de systèmes piézoélectriques, le processus standard par lequel les têtes à jet d’encre fonctionnent. HP, Xaar, Stratasys et d’autres sociétés utilisent la piézoélectricité à l’intérieur de la buse d’impression pour éjecter les encres sur un substrat. Cela limite la viscosité, ou le débit, du matériau d’impression à moins de 50 cps (semblable à l’huile de moteur) et la résolution des gouttelettes à environ 50 microns.
“Imaginez que vous soufflez un liquide à travers une paille très fine, cela demande beaucoup plus de pression dans votre bouche que de souffler un liquide à travers un tube très large. Donc, dans notre processus, nous le faisons, je dirais, d’une manière plus élégante, d’une manière plus physique naturelle ou d’une manière plus scientifique naturelle. Donc nous utilisons le liquide lui-même pour stimuler l’éjection. Nous n’avons donc plus rien, aucun élément à l’intérieur de l’impression, mais nous créons réellement la force qui tire le liquide vers l’extérieur dans le liquide lui-même.
En revanche, Scrona a mis au point une méthode exclusive qui génère un champ électrique juste à l’extérieur de l’extrémité de la buse. Ce champ attire le liquide de l’extérieur comme un aimant, ce qui a pour effet de le faire sortir, formant un cône pointu pendant à la buse, éjectant et accélérant les gouttelettes uniquement à partir de la pointe du cône, avec une résolution inférieure à 0,5 micron. Non seulement les gouttelettes sont plus petites qu’avec les têtes d’impression piézoélectriques standard, mais le matériau peut être beaucoup plus visqueux, à plus de 10 000 cps, soit à peu près le débit du sirop de chocolat.
Scrona a démontré la résolution dont sa technologie est capable en réalisant la plus petite image couleur jamais imprimée, qui était même plus petite qu’un cheveu humain. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Scrona.
La capacité de traiter des encres à viscosité plus élevée ouvre la technologie d’impression de Scrona à une variété beaucoup plus large de matériaux beaucoup plus fonctionnels, notamment les conducteurs, les isolants et les semi-conducteurs. Et comme la tête d’impression peut déposer plusieurs matériaux à la fois, cela signifie qu’il est possible de combiner tous les matériaux susmentionnés en une seule pièce au cours d’un seul processus. Leur impression à haute résolution permet d’atteindre la qualité nécessaire à la production de composants électroniques, tels que les capteurs, les systèmes microélectromécaniques (MEMS) et les micropuces. La startup a démontré cette possibilité en produisant des circuits de test et prépare actuellement des démonstrateurs de composants complets.
Electronique imprimée en 3D produite à l’aide de la technologie de Scrona. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Scrona.
En théorie, l’équipe de Scrona pense qu’il est possible de réduire les 22 étapes nécessaires à la fabrication des couches de redistribution d’un circuit intégré à une ou deux seulement. La production de ces couches nécessite généralement l’application de photoinitiateurs sur un substrat, la cuisson au four, le durcissement aux UV, la galvanoplastie, et bien d’autres choses encore. Avec un système d’impression Scrona, cependant, chacune de ces couches peut être déposée en une seule tâche d’impression avec recuit ou séchage UV intégré.
Bien qu’il existe des entreprises qui tentent d’atteindre ce type de résolution pour la production électronique, l’industrie de l’impression 3D n’en a peut-être pas pleinement conscience. Il s’agit notamment d’Exaddon, Enjet, SIJ et XLPL. Néanmoins, Scrona affirme ne pas être en mesure d’atteindre le débit requis pour la production de masse, ce vers quoi se dirige la startup suisse.
L’entreprise produit actuellement la tête d’impression Gen10 à l’échelle du laboratoire pour les unités de R & D afin d’explorer les possibilités. Dans une prochaine étape, Scrona travaillera avec Notion-Systems pour développer une tête d’impression Gen100 de qualité industrielle au cours des deux prochaines années. D’ici 2024, la startup souhaite collaborer avec des fabricants d’équipements de niveau 1 pour commercialiser ses têtes d’impression prêtes pour la production dans les équipements haut de gamme de ses partenaires pour l’impression numérique, la production de semi-conducteurs et les écrans.
Le tour de table de série A de la startup, mené par AM Ventures avec des partenaires du syndicat comprenant TRUMPF Venture, Verve Ventures et Manz GmbH Management Consulting and Investment, a contribué à cette croissance. Ces groupes ont apporté 6,7 millions de dollars, tandis qu’une subvention du Secrétariat suisse à la formation, à la recherche et à l’innovation (SERI) a fourni 2,9 millions de dollars supplémentaires.
AM Ventures, qui a été lancé par la famille Langer à l’origine du leader de l’impression 3D EOS, compte dans son portefeuille un large éventail d’entreprises liées à l’impression 3D. Si elles vont de l’impression 3D à petite échelle à l’utilisation de nouveaux matériaux et à la gestion de toutes les parties du flux de fabrication additive, Scrona semble être sa première entreprise d’impression 3D électronique. Et, si elle tient ses promesses, elle pourrait non seulement mettre les Langers aux commandes de la prochaine révolution industrielle, mais aussi bouleverser la façon dont nous fabriquons à peu près tout.
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