Industrie des dispositifs médicaux
Dans l’histoire humaine, toutes les périodes sont marquées d’innovations qui transforment la société. Depuis 1947, date de la découverte du transistor, les progrès constants de l’électronique transforment le monde dans une révolution numérique. Dans ce monde hyper connecté, une autre électronique, l’électronique imprimée, organique et flexible, forte de découvertes de nouveaux matériaux, prépare une nouvelle révolution dans l’industrie des dispositifs médicaux.
La technologie de l’électronique imprimée pour la production de composants se résume à des matériaux déposés sur des substrats par divers procédés d’impression. La part des matériaux dans le coût global de fabrication d’un dispositif est de l’ordre de la moitié du coût, voire les deux tiers. C’est dire l’enjeu stratégique que représentent les matériaux. L’expertise et la maîtrise des procédés de production sont aussi très importants pour percer sur le marché de l’électronique imprimée, une industrie qui évolue à une vitesse impressionnante.
Fort d’insuffler une dynamique à cet écosystème « Électronique imprimée pour la santé », PRINTUP INSTITUTE s’appuie sur des partenaires industriels prêts à la production de masse de dispositifs médicaux. Un club de travail intra institut conjugue ses expertises pour répondre activement au secteur de la santé : de l’idée jusqu’à la production, l’institut intervient sur le suivi du projet et développe des partenariats avec les experts nécessaires au développement des dispositifs médicaux.
Les étapes de production en France
Le processus à suivre pour la mise en œuvre d’un projet comporte diverses étapes. Associé à l’étude de marché (faisabilité commerciale) et au business model (faisabilité économique), le POC, proof of concept, établit la faisabilité du projet sous trois aspects : commercial, économique et technique.
Le design du produit
Dès la définition du besoin du praticien hospitalier ou des professionnels de santé, l’institut et/ou ses partenaires établissent le cahier des charges et préparent le design de votre produit en tenant compte de vos exigences fonctionnelles, ergonomiques, économiques et esthétiques. En vue de développer un produit fiable et compétitif dans un délai maîtrisé.
Le développement des composants électroniques
Si les couches actives sont réalisées de façons différentes en électronique organique et en électronique silicium, la nature et le principe de réalisation des composants par empilement de couches successives sont identiques.
En France, la filière électronique imprimée AFELIM regroupe les acteurs de toutes les étapes de la chaîne de valeur qui développent des composants électroniques tels les capteurs, les antennes, …
. Des débouchés prometteurs pour les capteurs imprimés sur substrats souples existent déjà dans la santé. Ces nouvelles applications réclament des capteurs en très grand nombre et à des prix de revient inatteignables avec l’électronique traditionnelle sur silicium.
. Les batteries pour patchs médicaux sont minces, durables, très souples et sont utilisées pour des applications de niche telles que les patchs médicaux où leur aspect plat et compact est un facteur essentiel.
. Des antennes RFID et des étiquettes RFID complètes sont déjà imprimées en masse.
Des grands groupes, des PME et des TPE impriment déjà des composants en production de masse. Nombre de start-up liées à l’électronique imprimée créent des produits connectés pour d’autres secteurs tels que l’automobile ou l’aéronautique.
L’intégration matérielle & logicielle IOT
Aujourd’hui la demande est là : les besoins créés par tout ce qui tourne autour de l’Internet des objets, du « Machine to Machine », de l’industrie 4.0, du « Cloud Computing » ou du « Big Data » tirent le marché de l’électronique imprimée. La nouveauté reste la réalisation de systèmes complets qui intègrent des fonctions de mesure, de logique et d’énergie.
À ces systèmes seront associés la préparation et l’analyse de données pour synthèse et évolution des produits et de leurs fonctionnalités.
La qualité globale des interactions entre l’utilisateur et l’application, l’UX, est déterminée à la fois par des aspects techniques, pratiques et émotionnels.
Le prototype désigne le produit prêt pour vérifier les points essentiels (bon fonctionnement du produit, respect des normes de sécurité, UX du site, …). Il se focalise principalement sur la dimension technique ou technologique du produit concerné par le projet.
La production en France de petites ou grandes séries
Après trois révolutions industrielles (la production mécanique avec le charbon, la production de masse avec l’arrivée de l’électricité et la production automatisée), l’usine du futur, industrie 4.0, arrive.
En ce qui concerne l’Industrie des dispositifs médicaux, la production de masse est prête en petites séries comme en grandes séries. Chaque produit étant différent, les chaînes de montage sont personnalisées pour optimiser le processus de l’assemblage de boîtiers et du câblage tout en suivant des procédures de montage et de test spécifiques.
Les fabricants de dispositifs médicaux vont se tourner vers les industriels de l’électronique imprimée pour développer de nouveaux objets connectés, flexibles, pratiques, moins onéreux avec plus de fonctionnalités. Tout un gain pour le patient.
Une technologie environnementale
En production, l’électronique organique économise l’extraction de métaux rares (platine, etc.) et de grandes quantités d’eau utilisées dans la micro-électronique classique. Grâce à leur faible coût et à leur facilité de fabrication, l’industrie voit dans les semi-conducteurs organiques la possibilité de produire des dispositifs électroniques jetables tels que les antennes RFID, les batteries flexibles ou les capteurs.
La diminution de la consommation de matières, d’énergie, d’eau passe également par une diminution des rebuts et donc une meilleure maîtrise du procédé de fabrication.
Plus d’informations :
anne-lise.marechal@printupinstitute.fr – Vincent.noel@printupinstitute.fr
Industrie des dispositifs médicaux
LES ATOUTS DE L’ÉLECTRONIQUE IMPRIMÉE
L‘électronique organique est une électronique grande surface, souple, à faible coût et nombre de fonctions.
L’électronique organique ou imprimée présente de nombreux atouts :
Taille des circuits : il est possible de réaliser des fonctions électroniques distribuées sur de grandes surfaces : surfaces lumineuses homogènes de plusieurs dm², matrices de capteurs sur des surfaces du dm² au m².
Nature des substrats utilisables : la conformabilité et la flexibilité des substrats nous laissent imaginer de nouvelles applications et de nouveaux modes d’intégration des fonctions électroniques aux produits finaux avec les procédés d’impression actuels.
Légèreté et solidité : ces avantages majeurs sont une conséquence des substrats plastiques utilisés. La robustesse mécanique des circuits plastiques est un atout majeur, en particulier pour les applications nomades.
Facilité de fabrication et auto-assemblage : les semi-conducteurs organiques sont plus faciles et plus économiques à fabriquer, que ce soit en laboratoire ou en phase industrielle. Le génie chimique met au point des molécules qui s’auto-assemblent et les techniques d’impression produisent déjà un fort rendement.
Ces méthodes de fabrication tranchent avec les processus onéreux et complexes des technologies inorganiques qui impliquent des infrastructures colossales (salles blanches) et de très hautes températures de chauffe.
Les investissements et les coûts sont infiniment plus faibles que dans la filière silicium : alors que l’investissement pour une usine silicium sur plaquettes de 300 mm (technologies 45nm ou 32nm) se chiffre encore à plus de 3 milliards de dollars, le coût d’une usine d’électronique organique peut être estimé entre 100 et 200 millions de dollars. Ainsi, si les performances entre une puce silicium et un circuit organique restent difficilement comparables, le rapport coût/performance rend l’option organique pertinente pour des circuits de grande dimension.
Cette technologie se révèle ainsi particulièrement accessible à des PME. Enfin, grâce aux outils d’impression, les temps de cycle entre la conception et la fabrication sont très courts (de l’ordre du mois), ce qui répond aux besoins de « customisation » croissants des produits et applications.