#Working3D : six questions pour comprendre le métier d’ingénieur matériaux

Notre série d’articles #Working3D s’intéresse aux différents métiers de la fabrication additive et cette fois-ci, nous avons décidé de nous pencher sur l’une des composantes clés des technologies 3D à savoir les matériaux. Sans matière, pas d’impression et vous n’êtes pas sans savoir que le choix actuellement disponible est très large. Un vrai développement s’est fait autour des matériaux ces dernières années. Mais qui sont les personnes derrière ces développements ? On a décidé de revenir sur le profil d’ingénieur matériaux : que fait-il ? Quelles compétences doit-il avoir ? Nous nous sommes penchés sur ces questions lors d’une interview avec Markus Lunzer, chef d’équipe pour les matériaux et les applications chez UpNano GmbH. Il nous a expliqué ce que doit apporter un ingénieur en matériaux et à quoi ressemble son quotidien chez UpNano.

3DN : Pouvez-vous vous présenter brièvement ?

Je m’appelle Markus Lunzer. J’ai étudié la chimie technique à l’Université technique de Vienne, avec un accent particulier sur la chimie de synthèse. Dans le cadre de ma thèse de doctorat, je me suis intéressé à la photopolymérisation et aux hydrogels fissurables par la lumière. Après avoir terminé mes études, j’ai commencé en 2019 à travailler dans le développement de matériaux au sein de l’entreprise d’impression 3D à 2 photons UpNano GmbH, qui venait d’être créée à l’époque, et dont je dirige maintenant l’équipe des matériaux et applications après quatre ans.

3DN : Quand et comment avez-vous découvert la fabrication additive ?

Au cours de mon travail de master, j’ai synthétisé des molécules qui, en raison de leur structure, se prêtaient particulièrement bien comme photo-initiateurs pour la polymérisation à deux photons (2PP). Il s’agit d’une technologie d’impression 3D particulièrement haute résolution qui utilise un laser pulsé et qui permet de fabriquer des composants avec des résolutions inférieures au micromètre. En testant ces molécules sur des machines encore expérimentales à l’époque à l’université, j’ai réalisé à quel point cette technologie était passionnante et combien elle avait de potentiel en tant que technologie de fabrication. J’ai donc décidé de m’intéresser de plus près à l’application de cette technologie dans ma thèse, tout en conservant l’aspect développement de matériaux. J’ai alors travaillé sur des hydrogels destinés à la recherche biomédicale, que l’on peut cliver à très haute résolution en utilisant la 2PP, par exemple pour créer des microcanaux ou exposer localement des groupes chimiques réactifs.

L’inconvénient de la haute résolution du 2PP était toutefois qu’elle était relativement lente, car un composant d’impression était construit à partir de nombreux voxels minuscules. Vers cette époque, un prototype de système 2PP beaucoup plus rapide a toutefois été élaboré dans le cadre d’un projet de recherche à l’université technique de Vienne. Cette machine a été à l’origine de la création de la société UpNano GmbH. Il était soudain possible d’imprimer beaucoup plus rapidement et donc d’atteindre des dimensions insoupçonnées pour cette technologie, à savoir le cm et moins.

La polymérisation à deux photons permet d’imprimer en 3D des composants à une échelle submicronique (crédits photo : Rainer Fehringer)

3DN : Quel est votre rôle actuel chez UpNano ? À quoi ressemble une journée type ?

Je dirige l’équipe des matériaux et des applications chez UpNano. Avec mon équipe, nous développons de nouveaux matériaux d’impression 3D ainsi que des processus d’application et réalisons des études de faisabilité en collaboration avec des clients (potentiels). Une autre activité importante est également la production et le contrôle qualité du portefeuille de matériaux existant. Comme nous travaillons dans un secteur de haute technologie, il y a aussi beaucoup d’interaction avec les clients et les utilisateurs. Comme nos clients sont répartis dans le monde entier, cela implique aussi quelques voyages intéressants.

3DN : Quelles sont les connaissances et l’expérience nécessaires pour travailler en tant qu’ingénieur matériaux ?

Les applications de notre technologie 2PP sont extrêmement passionnantes, car elles couvrent de nombreux domaines scientifiques et techniques différents. Nous avons des clients qui impriment des dispositifs microfluidiques intégrés pour la fécondation in vitro, d’autres qui fabriquent des micro-optiques ou des composants minuscules pour des appareils médicaux et d’autres encore qui travaillent avec des hydrogels sur des cultures cellulaires 3D pour la recherche pharmaceutique. Je peux dire que je peux utiliser dans mon travail les connaissances de tous les domaines que j’ai apprises dans le cadre de mes vastes études. Il y a des clients pour lesquels il est important d’avoir des matériaux d’impression avec certaines caractéristiques, comme par exemple des propriétés mécaniques définies. D’autres ont besoin de matériaux aussi incolores que possible ou souhaitent obtenir des composants en céramique ou en verre à la fin du processus de fabrication. Pour cela, il faut beaucoup de connaissances détaillées dans la fabrication des matériaux, mais aussi dans l’analyse et la métrologie.

En collaboration avec ses clients, Markus Lunzer et son équipe développent de nouveaux matériaux d’impression 3D et processus d’application (crédits photo : UpNano)

Une grande partie de nos clients sont également des chercheurs de haut niveau issus du monde universitaire. Nous travaillons sur une technologie très innovante qui fait actuellement l’objet d’une attention particulière de la part des chercheurs. Il est donc important de se tenir au courant des développements scientifiques actuels dans le domaine 2PP. Je ne voudrais pas manquer le travail scientifique. Avec notre équipe, nous sommes impliqués dans plusieurs projets de recherche passionnants et très actuels, allant de la recherche sur le cancer aux techniques de fabrication de haute précision, en passant par l’ingénierie biomédicale. Les publications scientifiques nous permettent de faire connaître la force de notre technologie à un public plus large et de démontrer le potentiel du 2PP.

3DN : Quels sont, selon vous, les principaux défis de votre activité d’ingénieur matériaux ?

L’objectif est toujours de développer une solution fiable et universelle à une problématique, car nous voulons proposer un processus solide pour la production industrielle. Souvent, les défis n’apparaissent qu’à un stade avancé du développement du produit, car notre application est très large et nous couvrons des ordres de grandeur allant du nanomètre au centimètre. Il s’agit alors de reconnaître ces défis, d’en identifier les causes et d’y remédier ensuite en conséquence grâce à notre savoir-faire. Je suis très heureux de travailler avec une équipe de personnes extrêmement talentueuses et enthousiastes. De nombreuses solutions sont trouvées en étroite collaboration avec nos équipes de logiciels et de matériel, car les trois domaines matériaux, logiciels et matériel sont si étroitement liés dans l’impression 3D.

3DN : Quels conseils donneriez-vous à quelqu’un qui souhaite travailler comme ingénieur matériaux ?

Il est toujours bon de se tenir au courant des dernières tendances et évolutions. Mais quand on sort tout juste de la formation, il est parfois nécessaire de changer un peu de mentalité. Dans la recherche, on essaie souvent de rendre possible ce qui était au départ quasiment impossible. C’est très souvent impressionnant et constitue un stimulant important pour de nombreux développements ultérieurs. Mais dans l’industrie, il s’agit aussi de créer des solutions fiables et stables à un problème. Il s’avère alors souvent que la solution la plus simple est non seulement la plus efficace, mais aussi la plus utilisable et la plus universelle.

Reconnaître les défis, identifier les causes, proposer des solutions – cela fait partie du travail quotidien d’un ingénieur matériaux lors du développement de nouveaux matériaux pour l’impression 3D (crédits photo : Rainer Fehringer)

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