L'Institut des microtechnologies appliquées de la Haute Ecole Arc ingénierie (IMA) travaille sur le développement du micro-usinage laser. Il est une alternative aux solutions d'usinage conventionnelles et il permet également la conception d'une nouvelle génération de microsystèmes. Ces derniers sont utilisés dans une multitude de domaines, notamment les capteurs, le biomédical, l'horlogerie, l'aéronautique, la métallurgie, la microfluidique et les cellules solaires.
Cette technique de micro-usinage utilise une source laser émettant dans le domaine de l'ultraviolet. Contrairement au laser utilisant la lumière infrarouge, qui a pour effet de faire fondre la matière à l'endroit du spot lumineux, le laser à ultraviolet va casser les molécules du matériau à usiner. Ainsi, l'usinage se fait sans que la matière ne subisse une forte augmentation de température, ce qui est un avantage dans de nombreuses situations; il s'agit de gravure froide.
Cette technique permet l'éclosion de nouvelles possibilités dans le domaine des applications décoratives horlogères. Par exemple, en alliant le micro-usinage laser avec la déposition sous vide par pulvérisation (sputtering) on peut métalliser le fond de la gravure, avec notamment du titane, de l'or ou encore du rhodium. Ce dépôt métallique se situe en profondeur, protégé des risques d'usure.
En employant successivement ce même procédé, on joue sur la combinaison et le contraste entre différents dépôts et différentes couleurs. Cette technique peut être utilisée sur des pièces d'horlogerie comme des masses oscillantes, saphirs, ponts, fonds ou aiguilles.
La résolution de la gravure, qui correspond au plus petit détail que l'on est en mesure de graver, est de la taille du spot laser, soit 20 microns (4x plus mince qu'un cheveu). La finesse du trait permet un dessin d'une grande définition. Une application idéale pour la copie de cartes ou encore de constellations.
Une autre possibilité est la création de niveaux de gris par métallisation de chaque impact. En fonction de la distance entre deux impulsions laser, on obtient un niveau de gris plus ou moins prononcé. Il devient alors possible de reproduire des photos comme des portraits ou des paysages.
Depuis 2003, l'Institut des microtechnologies appliquées, installé à Neode à La Chaux-de-Fonds, explore les vastes possibilités de développement du micro-usinage laser. Tant il est vrai qu'il est une source constante d'innovations, propres à être appliquées dans de nombreux domaines industriels.
henri.haquette@he-arc.ch