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Expertises

Chaire de recherche industrielle
dans les collèges du CRSNG

Les procédés d’impression sont des procédés de manufacture additive avancée et notre industrie est capable de transférer des matières imprimables actives avec des formes et des épaisseurs contrôlées sur des supports flexibles à petit ou haut volume de façon standardisée.

Cette capacité unique permet d’une part, de fabriquer des encres dans lesquelles les pigments et colorants conventionnels sont remplacés par des matières imprimables actives, mais aussi d’utiliser ces nouvelles encres pour fabriquer des produits imprimés fonctionnels capables de communiquer, de mesurer et de traiter encore plus d’informations. Tout cela avec des formes et des épaisseurs contrôlées sur des supports flexibles, à petit ou haut volume et de façon standardisée

La recherche et développement de l’ICI est soutenue par la Chaire de recherche industrielle dans les collèges du CRSNG en fabrication d’imprimés fonctionnels. L’équipe scientifique et technique intègre les capacités de production de l’Industrie avec les domaines tels que l’électronique, l’énergie ou les biotechnologies, et cela en étant un pont entre les résultats académiques et les besoins industriels.

Expertise en imprimabilité

Que ce soit pour des produits imprimés conventionnels ou de l’électronique imprimée, l’objectif de l’impression est d’obtenir le système encre/procédé/support le plus cohérent en contrôlant les propriétés rhéologiques des encres, les propriétés d’interface et les propriétés mécanique afin d’atteindre l’effet souhaité par son client pour une application donnée, à haute vitesse et à bas coût.

Au cœur de ce système complexe, l’imprimabilité concentre les problématiques liées au transfert de l’encre par un procédé d’impression, au mouillage de cette encre sur le support et l’adhésion du film d’encre humide et sec. Un très gros casse-tête que l’équipe de l’ICI est capable de résoudre pour répondre au cahier des charges du projet.

Visionnez la vidéo sur la fabrication de cocardes NFC imprimées.

  • Étude de cas

    Impression de panneaux réflecteurs 5G géants par rotogravure

    Comment combiner une définition élevée et une épaisseur d’encre conductrice importante? Cette problématique classique en électronique imprimée repousse les limites des procédés d’impression. Si des solutions à petite échelle en sérigraphie à plat donnent d’excellent résultats, le client souhaitait évaluer d’autres méthodes de fabrication et comparer leurs coûts et performances.

    L’équipe a choisi d’optimiser l’affinité de l’encre avec le support en laboratoire, puis d’optimiser le transfert d’encre en testant différents consommables d’impression directement sur presse industrielle afin de tester les hypothèses de travail à grande échelle.

    Fabrication d’antennes NFC en électronique imprimée hybride pour des cocardes communicantes

    Un partenaire souhaitait offrir 250 cocardes intelligentes et personnalisées lors d’une conférence et l’ICI a relevé le défi! L’équipe de marketing a conçu un design rétro, imprimé en numérique, chaque cocarde était personnalisée avec les noms de invités. Puis l’équipe de recherche a eu 24h pour réaliser l’impression des 250 antennes NFC par sérigraphie à plat composées de 3 couches d’encres fonctionnelles en registre et avec une homogénéité de film d’encre parfaite, deux paramètres garants du bon fonctionnement de l’antenne.

    Une puce électronique NFC a été intégrée à chaque antenne, encodée avec les données requises par le partenaire. Une fois le contrôle qualité réalisé, les cocardes ont pu être livrées à temps pour l’évènement, au grand plaisir des invités qui ont pu télécharger l’agenda de la conférence et accéder aux contenus en ligne de l’évènement en tapant leur cellulaire sur leur cocarde communicante.

Expertise formulation encre

Une encre d’imprimerie commerciale est optimisée pour donner l’apparence colorée souhaitée après avoir été transférée à moindre coût et de façon répétable à très grand volume avec une procédé d’impression standardisé.

Dans le cas des encres fonctionnelles, les propriétés du film d’encre sec recherchées peuvent être très différentes de l’apparence colorée des encres conventionnelles. Les pigments et colorants sont remplacés par des matériaux actifs, bien souvent des nanomatériaux. La formulation d’encre devient un exercice d’équilibriste qui consiste alors à choisir les résines, solvants et additifs pour offrir une bonne compatibilité entre l’encre liquide, le support et le procédé d’impression choisis, mais à minimiser leurs impacts sur les propriétés actives du film d’encres und fois sec. Il n’y a, en théorie, pas de limite sur le type de matériaux actifs qui peut être formulé, tant qu’il est sécuritaire pour l’environnement de travail. Par exemple, l’ICI a déjà formulé des extraits de plantes, des nano-poudres métalliques, des nanotubes de carbone ou des composés biologiques.

Visionnez la vidéo sur la carte antimicrobienne imprimée en flexographie avec un vernis flexographique fonctionnel à base d’eau contenant une très faible concentration de nanoparticules métalliques agissant comme protection contre les risque de propagation d’agents pathogènes.

  • Études de cas

    Une encre conductrice à base de cuivre pour l’électronique imprimée

    Les encres à base d’argent sont devenues le standard des encres conductrices utilisées en l’électronique imprimée. Elles sont disponibles pour la plupart des procédés et sont assez performantes pour la plupart des applications. Cependant, onéreuses et considérées comme polluantes, de nombreux travaux cherchent à les remplacer. Le cuivre est l’un des candidats favoris mais les nano-particules de cuivre sont très facilement oxydées ce qui empêche le passage des électrons d’une particule à l’autre. L’ICI avec le soutien d’un fournisseur de poudre de cuivre et un partenaire possédant une nouvelle technologie de séchage a été capable de démontrer une formulation imprimable par procédé d’impressions conventionnel. Encore un succès d’équipe!

    Une encre enzymatique pour des biocapteurs imprimés

    Grâce au travail d’une équipe multidisciplinaire d’étudiants du collège Ahuntsic, et de leurs professeurs, l’ICI a développé des encres contenant des enzymes telles que gluco-oxydase pour la détection du glucose dans le sang des personnes diabétiques, et d’autres pour la détection de la dégradation des produits frais pour les emballages intelligents. Le défi de production est toujours la conservation de l’activité enzymatique lors de la formulation dans des solvants et le séchage après impression. Nous sommes très fiers des travaux de cette jeune équipe qui démontrent le potentiel de l’imprimerie au-delà des frontières des industries graphiques et motivent les étudiants de tout horizon à se passionner pour l’impression afin de relever des problématiques sociétales majeures.

Expertise en industrialisation par procédés de manufacture avancée

Le prototypage a pour objectif la démonstration des performances d’une technologie. Une fois cette étape franchie, l’étape d’industrialisation permet de tenir compte des problématiques de coût de production et d’approvisionnement, du cycle de vie du produit, de la montée en volume grâce à l’utilisation de procédés à grand volume et des régulations applicables aux marchés ciblés.

La transition entre prototype et production apparaît bien souvent comme longue et semée d’embuches. L’expertise de l’ICI lui permet de bâtir la combinaison gagnante de compétences en sciences pures, nécessaires à la réalisation du cahier des spécifications des fonctionnalités et en génie des procédés d’impression pour lever les verrous technologiques de manufacture avancée. En parallèle, avec l’aide de partenaires, les projets d’industrialisation avancent également sur les questions de commercialisation et réglementations.

  • Études de cas

    Comment produire un kilomètre de batteries complètement imprimées en rotatif continu?

    Fabriquer des kilomètres de batteries flexibles basées sur une technologique saline est un pari osé! Mais grâce aux procédés d’impression additifs rotatifs, l’ICI a démontré qu’il est possible de réaliser des productions de masse à très bas coûts destinées aux emballages et étiquettes intelligents.

    Les domaines de l’alimentaire, des cosmétiques, de la pharmaceutique, du luxe requièrent l’intégration technologies de communication dans chaque produits, appelé internet des objets, afin de lutter principalement contre le gaspillage alimentaire et la contrefaçon. Pour cela, les emballages et étiquettes intègrent des dispositifs communicants souples et des capteurs lesquels ont besoin de source d’énergie également flexibles, à très bas coût et faible performance. Pour réaliser de tels dispositifs, les procédés d’impression sont une plateforme de manufacture additive idéale permettant le transfert d’encres à base de matériaux fonctionnels sur des supports flexibles à très grande vitesse dans des environnement de production «sales» en dehors des salles blanches.

    Grâce à ses équipements de manufacture avancés rotatifs, l’ICI a prototypé des productions à grande échelle afin de lever les risques technologiques pour les partenaires industriels sans qu’ils aient à bloquer leurs propres équipements pour des tests ou avoir à investir dans des équipements dédiés.

    L’internet des objets pour la traçabilité des emballages et la sécurité alimentaire

    Afin de répondre aux besoins accrus de traçabilité et de surveillance de la qualité des produits alimentaires, et d’assurer le respect des normes sanitaires à l’exportation, l’ICI et ses partenaires développent de nouvelles méthodes de fabrication hybrides, une combinaison de méthodes de fabrication des domaines de l’électronique imprimée et de l’électronique conventionnelle.

    Réaliser cette combinaison de méthodes sur des systèmes rotatifs ouvrent des champs d’application larges et particulièrement adaptés à l’application de l’internet des objets pour les produits de consommation de masse. L’un des premiers objectifs est d’industrialiser des étiquettes et des emballages intelligents capables d’assurer le suivi des températures ou la dégradation des produits, d’améliorer la traçabilité et la lutte contre la contrefaçon, dans les domaines sensibles et très règlementés au niveau international que sont l’agroalimentaire et le pharmaceutique.

    Il est primordial pour nos industries locales d’avoir accès à ces nouvelles technologies pour pouvoir sécuriser leurs produits et se démarquer au plus vite afin de répondre adéquatement aux dangers et aux règlementations imposées par les pays importateurs, pour se protéger contre les épidémies, les contaminations et la contrefaçon.

    Par ailleurs, supporter le développement de ces méthodes de fabrication dans le respect de l’environnement assure que ces productions de pointes respectent les règlementations environnementales canadiennes et restent ainsi implantées au Canada et profitent à l’économie locale. Enfin, l’utilisation au niveau local de ses dispositifs représente un enjeu sanitaire important pour améliorer la qualité des aliments consommés par tous les Canadiens.

    De tels projets d’envergure exploitent le meilleur des expertises d’industrialisation de l’ICI et permettent de matérialiser les résultats de tous nos efforts de développement pour répondre à des enjeux mondiaux prioritaires.

Transfert technologique, le pont entre les universités et l’industrie

L’ICI est un pont entre les industries graphiques et les autres secteurs, mais aussi entre les universités et les partenaires industriels. Traduire les besoins industriels en compétences et en problématiques fondamentales permet d’orienter les travaux des laboratoires universitaires et favoriser les collaborations. De plus, l’ICI, avec son équipe de chercheurs est capable d’intégrer les résultats académiques de pointe aux projets industriels. Enfin, la méthode rigoureuse analytique de compréhension des problématiques techniques permet également de solidifier les plans de travail et les stratégies de gestion de projets. Le meilleur des deux mondes pour gravir l’échelle de maturité technologique!

  • Études de cas

    GreEN : le réseau stratégique du CRSNG en électronique imprimée verte

    Le grand nombre de capteurs imprimés prévus pour l’Internet des Objets posera des défis environnementaux importants. Il est essentiel que les matériaux et les procédés de fabrication qui seront utilisés pour l’électronique imprimée soient bénins pour l’environnement afin de ne pas contribuer à la problématique mondiale des e-déchets. lien

    Composé de 21 partenaires industriels, 14 organisations nationales et internationales du domaine de l’électronique organique, de l’emballage et de l’impression, ce sont 19 chercheurs qui mutualisent leurs travaux de recherche sous la direction du Professeur Mario Leclerc, Chaire de recherche du Canada sur les polymères électroactifs et photoactifs, et de la Professeure Tricia Breen Carmichael, spécialisée en chimie des surfaces et des matériaux. Deux thèmes orientent les travaux : thème 1. Matériaux et procédés verts pour l’électronique imprimée qui regroupe 10 chercheurs spécialistes dans la conception et la synthèse de matériaux de pointe, dans les méthodes de déposition de films minces et dans la fabrication et la caractérisation de dispositifs en électronique organique. Et le thème 2. Procédés d’impression et fabrication de dispositifs compose d’une équipe multidisciplinaire constituée de 9 chercheurs spécialistes en impression et formulation d’encres, en déposition de films minces, en ingénierie électrique et en fabrication de dispositifs électroniques. L’ICI est un des leaders de ce deuxième thème et forme les étudiants universitaires en procédé d’impression, imprimabilité et formulation d’encre.

    Le réseau a pour objectif la formation de personnel hautement qualifié ayant des compétences multidisciplinaires de très hauts niveaux nécessaires pour le développement de l’industrie canadienne en électronique imprimée.

    Site web : www.nserc-green.ulaval.ca

    Des emballages sanitaires et intelligents avec les étudiants et professeurs du Collège Ahuntsic.

    L’ICI, avec le grand soutien des professeurs des départements de biologie et biotechnologies, infographie et de techniques de l’impression, est en train d’évaluer les pistes de développement de produits et de projets de recherche pour soutenir les industries des secteurs de l’impression et des emballages. Il est apparu que le fait de devoir toucher les emballages est un vecteur possible de transmission et cause des inquiétudes pour les consommateurs.

    Deux avenues sont identifiées à ce jour pour aider à diminuer les risques sanitaires causés lors de la fabrication, du transport et de la manipulation des emballages tout au long de leur chaine d’approvisionnement jusqu’aux consommateurs :

    1. La détection des contaminants avec des biocapteurs.
    2. La diminution des contaminations avec des surfaces limitant la transmission des microorganismes d’une personne à l’autre lors des contacts avec les surfaces des emballages.

    La formulation d’encres fonctionnelles et l’optimisation de la géométrie des emballages sont deux des solutions privilégiées.

    L’ICI développe plusieurs approches pour réaliser des prototypes d’encres, de capteurs et de design d’emballage, tester leurs performances en imprimabilité à l’échelle du laboratoire et à l’échelle industrielle, tester leurs performances antipathogèniques, leur capacité de détection des pathogènes, évaluer leurs potentiels économiques et réaliser le transfert technologique à l’industrie qui sera effectué via des projets de recherche et développement.

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