Brevet FR3128253A1 — publié le 20230421

« Dispositif programmable à mémoire de forme » Dispositif programmable à mémoire de forme comprenant une couche déformable dont une surface forme une surface externe du dispositif. La couche déformable repose, au moins en partie, sur un ensemble d’actionneurs mécaniques à mémoire de forme individuels, dit AMFI. Les AMFIs sont répartis sur une surface d’un support. Les AMFIs s’étendent entre la surface du support et la couche déformable et sont agencés pour générer, chacun individuellement et indépendamment les uns des autres, en réponse à un stimulus, une déformation localisée de la couche déformable de sorte que l’ensemble d’AMFIs modifie, au moins en partie et de manière contrôlée, une forme tridimensionnelle de la couche déformable. Figure pour l’abrégé : Figure 1C… Dispositif programmable à mémoire de forme. La présente invention se rapporte au domaine technique de la matière programmable. La présente invention trouve des applications dans le secteur des systèmes et matériaux intelligents, de l’haptique ou encore de l’assemblage programmé d’objet individuel, en particulier d’objet de taille nanométrique. L’invention concerne un dispositif programmable à mémoire de forme dont la forme peut être modulée de manière contrôlable selon les besoins. L’invention porte, en particulier, sur des membranes programmables, réutilisables et polyvalentes. Ces membranes visent à être utilisées, par exemple, comme dispositif de prototypage et/ou dispositif haptique et/ou comme empreinte et/ou écran haptique. Etat de la technique antérieure Il est connu de l’état dans la technique antérieure la technologie de prototypage rapide regroupant les techniques de fabrication additive et thermoformage. Ces techniques sont coûteuses et chronophages. En outre, durant la phase de prototypage, il est fréquent de réaliser plusieurs prototypes avant que celui-ci présentent les caractéristiques requises et attendues. Aussi, avec les techniques usuelles citées, lorsque le prototype ne convient pas il ne peut être modifié, lorsque cela est possible, que par des techniques destructives. Cela augmente davantage les coûts de fabrication. Un but de l’invention est notamment : - de pallier, en tout ou partie, les problèmes inhérents au prototypage de l’état de l’art, et/ou - de proposer un dispositif déformable dont la déformation est commandée et/ou réversible et/ou modulable et/ou contrôlée et/ou programmée, et/ou - de proposer un dispositif à mémoire de forme, et/ou - de proposer un dispositif agencé pour adopter ou prendre, en se déformant, des formes tridimensionnelles souhaitées. Présentation de l’invention A cet effet, il est proposé un dispositif programmable à mémoire de forme, ledit dispositif comprenant une couche déformable dont une surface, et/ou une face en tout ou partie, forme ou constitue une surface, et/ou une face en tout ou partie, externe du dispositif, ladite couche déformable repose, au moins en partie, sur un ensemble d’actionneurs mécaniques à mémoire de forme individuels, dit AMFI, les AMFIs sont répartis sur une surface d’un support et : - s’étendent entre ladite surface du support et la couche déformable, - sont agencés pour générer, chacun individuellement et indépendamment les uns des autres, en réponse à un stimulus, une déformation localisée de la couche déformable de sorte que l’ensemble d’AMFIs modifie, au moins en partie et de manière contrôlée, une forme tridimensionnelle de la couche déformable et/ou une forme de la surface externe du dispositif. De préférence, la couche déformable comprend ou est formée ou constituée par un matériau élastique. De préférence, la surface externe du dispositif est déformable. De préférence, les AMFIs ne sont pas connectés entre eux, ne sont pas interdépendants, ne sont pas reliés entre eux, ne sont pas en contact entre eux et/ou n’ont pas de surface de contact en commun. De préférence, les AMFIs sont disposés ou agencés, spatialement, de sorte que l’ensemble d’AMFIs forment une matrice ou un motif géométrique. De préférence, l’ensemble d’AMFIs est agencé pour produire une forme tridimensionnelle ou pour modeler la couche déformable de sorte à obtenir une couche déformable présentant une forme tridimensionnelle particulière ou voulue. Il peut être entendu « en réponse à un stimulus », une activation et/ou une commande et/ou un actionnement. Tous les AMFIs peuvent ne pas être stimulés ou actionnés simultanément. De préférence, chaque AMFI est stimulé individuellement. Plusieurs AMFIs peuvent être stimulés collectivement par un même stimulus. De préférence, le stimulus est un stimulus électrique, thermique et/ou magnétique. De préférence, les AMFIs sont agencés pour, en réponse au stimulus, être actionnés individuellement et indépendamment les uns des autres. De préférence, chaque déformation localisée de la couche déformable n’est générée que par un unique AMFI. Un AMFI est agencé pour générer une unique déformation localisée de la couche déformable. De préférence, la déformation localisée est une saillie ou une protubérance de la couche déformable ou peut être un renfoncement ou un creux ou une cavité de la couche déformable. De préférence, la déformation localisée correspond à la déformation d’une zone ou d’une surface ou d’une partie d’une face de la couche déformable. De préférence, il est entendu par générer une déformation localisée le passage d’une zone donnée de la couche depuis une forme vers une autre. De préférence, la déformation localisée de la couche déformable résulte d’une élongation ou d’un allongement d’un AMFI et/ou d’une contraction ou d’un raccourcissement ou d’une rétractation d’un AMFI. De préférence, l’élongation d’un AMFI génère une saillie dans la couche déformable. De préférence, la rétractation d’un AMFI génère un creux dans la couche déformable. Aussi, générer une déformation peut être entendu comme éliminer ou résorber ou supprimer une déformation, c’est-à-dire un creux ou une saillie. Par exemple, il peut être entendu par déformation le passage depuis une saillie ou un creux vers une surface plane. Aussi, générer une déformation peut être entendu comme passer d’une surface déformée localement à une surface plane ou quasi-plane. De préférence, l’amplitude de la déformation de la couche déformable est contrôlable. De préférence encore, l’amplitude de la déformation est fonction, de préférence proportionnelle, au stimulus. De préférence, l’amplitude de l’élongation ou de la rétractation d’un AMFI est contrôlable. De préférence encore, l’amplitude de l’élongation ou de la rétractation est fonction, de préférence proportionnelle, au stimulus. De préférence, l’actionneur est en contact avec la couche déformable. De préférence, la couche déformable est en contact permanent avec l’actionneur, de préférence encore avec l’ensemble des actionneurs. De manière davantage préférée, la couche déformable est reliée mécaniquement, par exemple par collage ou accrochage, à chacun des actionneurs de l’ensemble d’actionneurs. De préférence, les AMFIs sont agencés pour passer, chacun, d’une conformation à au moins une autre conformation de sorte à générer la déformation localisée de la couche déformable ; les AMFIs sont aptes à adopter au moins deux conformations distinctes. Il peut être entendu par conformation une disposition spatiale ou une forme ou une structure géométrique ou tridimensionnelle. De préférence, pour un AMFI considéré, un passage d’une conformation à une autre conformation a pour effet de générer une déformation. De préférence, les AMFIs sont chacun reliés à une zone distincte de la surface du support depuis laquelle il s’étendent. De préférence, les AMFIs sont chacun disposés sur le support côte à côte. Les AMFIs peuvent être courbes ou en ligne brisée. De préférence, les AMFIs sont rectilignes. De préférence, les AMFIs sont alignés les uns par rapport aux autres. De préférence, les AMFIs s’étendent perpendiculairement depuis la surface du support. De préférence, les AMFIs sont reliés au support de manière amovible. De préférence, le stimulus est délivré ou fourni, de préférence par le support, sous la forme : - d’un échauffement localisé de la surface du support, et/ou - d’une émission d’un champ magnétique localisé, et/ou - d’un courant électrique. De préférence, le support est agencé pour coopérer individuellement avec chaque AMFI et pour injecter, individuellement et indépendamment, un courant électrique dans chacun des AMFIs. De préférence, l’échauffement et/ou l’émission d’un champ magnétique est localisé individuellement au niveau de chaque AMFI ou par groupe d’AMFIs.De préférence, le courant électrique circule dans l’AMFI dans lequel il est injecté. Les AMFIs peuvent être des ressorts et/ou des dipôles. Il peut être entendu par ressort un objet apte et/ou agencé pour produire un mouvement en se déformant, de préférence par élongation et/ou rétrécissement. De préférence, la couche déformable est une membrane polymère. De préférence, la couche déformable est une membrane polymère super élastique. De préférence, le support est un circuit imprimé. Tout ou partie des AMFIs peut être à mémoire de forme unidirectionnels. Dans ce cas, le dispositif comprend un ensemble d’éléments de rappel, chacun des éléments de rappel étant agencé pour exercer une contrainte mécanique permanente sur un des AMFIs à mémoire de forme unidirectionnels. Par mémoire de forme unidirectionnel, il peut être entendu que les AMFIs ne sont aptes à se déformer qu’en s’allongeant ou qu’en se rétractant. Les De préférence, les éléments de rappel s’étendent entre le support et la couche déformable. De préférence encore, un côté et/ou une ou plusieurs extrémités et/ou un sommet et/ou un bord des éléments de rappel est en contact avec le support et un côté et/ou une ou plusieurs extrémités et/ou un sommet et/ou un bord des éléments de rappel, de préférence opposé à celui en contact avec le support, est en contact avec la couche déformable. De préférence, les éléments de rappel peuvent être des ressorts. De préférence, chaque élément de rappel exerce une contrainte permanente sur un seul AMFI. De préférence, la contrainte exercée par un élément de rappel assure la contraction de l’AMFI sur lequel l’élément de rappel exerce cette contrainte. De préférence, chaque élément de rappel s’étend en vis-à-vis ou en regard ou dans ou au sein de l’AMFI sur lequel il exerce une contrainte. Tout ou partie des AMFIs peut être à mémoire de forme bidirectionnels. Les AMFIs peuvent comprendre ou peuvent être constitués de ou peuvent être des alliages à mémoire de forme ou des polymères à mémoire de forme. Les AMFIs peuvent comprendre deux éléments de liaison agencés pour être connectés mécaniquement avec deux éléments de liaison du support. De préférence, les deux éléments de liaison forment et/ou constituent chacun un pôle électrique. De préférence, les deux éléments de liaison forment et/ou constituent chacun un pôle électrique distinct. De préférence, les deux éléments de liaison des AMFIs ou du support constituent un pôle négatif et pôle positif de l’AMFI. De préférence, les éléments de liaison des AMFIs sont agencés pour coopérer avec les éléments de liaison du support. De préférence encore, les éléments de liaison des AMFIs peuvent être des éléments males et les éléments de liaison du support des éléments femelles ou inversement. De préférence, les éléments de liaison des AMFIs sont agencés pour être insérés en force dans les éléments de liaison du support ou inversement. Chaque AMFI parmi au moins une partie de l’ensemble d’AMFIs forme une torsade comprenant deux extrémités situées d’un même côté de l’AMFI, les deux extrémités de l’AMFI constituent les deux éléments de liaison. De préférence, au moins une partie des AMFIs sont torsadés ou forment une double hélice ou un double enroulement hélicoïdal. De préférence, les AMFIs s’étendent principalement perpendiculairement par rapport au support vers la couche déformable et se rétractent et/ou s’allongent principalement perpendiculairement par rapport au support. De préférence, les AMFIs sont agencés pour passer, chacun, d’une conformation à au moins une autre conformation en s’allongeant et/ou en se rétractant. Le dispositif peut comprendre une unité de commande programmée et/ou configurée et/ou agencée pour : - commander une injection du stimulus individuel dans au moins une partie des AMFIs, et/ou - commander une injection du stimulus individuel dans au moins une partie des AMFIs de sorte à provoquer une déformation contrôlée de chaque AMFI. Le dispositif peut comprendre : - un ou des capteurs agencés pour mesurer un ou des paramètres du dispositif ou d’une partie ou d’élément du dispositif ou d’un environnement du dispositif, et/ou - une unité de traitement programmée et/ou configurée et/ou agencée pour calculer une différence entre une ou des valeurs de paramètres mesurés, par le ou les capteurs, et une ou des valeurs de paramètres attendus, et/ou - une unité de commande programmée et/ou configurée et/ou agencée pour ajuster ou moduler une ou des valeurs de stimuli individuels appliqués. Les paramètres mesurés par le ou les capteurs peuvent être une température et/ou une intensité et/ou une tension injectée dans un ou des AMFIs et/ou une distance entre la surface du support et la couche déformable, de préférence au niveau de chaque AMFI, et/ou une dimension, de préférence une longueur, d’un AMFI ou d’un groupe d’AMFIs. Selon l’invention, il est également proposé une utilisation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention pour du prototypage et/ou de l’haptique ou perception tactilo-kinesthésique et/ou comme empreinte et/ou écran haptique. Description des figures D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : la est une représentation schématique en vue de biais d’un mode de réalisation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la est une représentation schématique en vue de biais d’un mode de réalisation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la est une représentation schématique en vue de biais d’un mode de réalisation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la est une représentation schématique en vue de biais d’un mode de réalisation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la est une représentation schématique simplifiée illustrant un mode réalisation des étapes de programmation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la est une représentation schématique simplifiée illustrant un mode réalisation des étapes de programmation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la est une représentation schématique simplifiée illustrant un mode réalisation des étapes de programmation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la est une représentation schématique simplifiée illustrant un mode réalisation des étapes de programmation du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la illustre des représentations schématiques de modes de réalisation d’actionneurs à mémoire de forme du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la illustre une représentation schématique d’un mode de réalisation d’actionneur à mémoire de forme du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la illustre une représentation schématique d’un mode de réalisation d’actionneur à mémoire de forme du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la illustre une représentation schématique d’un mode de réalisation d’actionneur à mémoire de forme du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention, la illustre une représentation schématique d’un mode de réalisation d’actionneur à mémoire de forme du dispositif programmable à mémoire de forme selon l’invention. Dispositif programmable à mémoire de forme, ledit dispositif comprenant une couche déformable dont une surface forme une surface externe du dispositif, ladite couche déformable repose, au moins en partie, sur un ensemble d’actionneurs mécaniques à mémoire de forme individuels, dit AMFI, les AMFIs sont répartis sur une surface d’un support et : - s’étendent entre ladite surface du support et la couche déformable, - sont agencés pour générer, chacun individuellement et indépendamment les uns des autres, en réponse à un stimulus, une déformation localisée de la couche déformable de sorte que l’ensemble d’AMFIs modifie, au moins en partie et de manière contrôlée, une forme tridimensionnelle de la couche déformable. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les AMFIs sont agencés pour passer, chacun, d’une conformation à au moins une autre conformation de sorte à générer la déformation localisée de la couche déformable ; les AMFIs sont aptes à adopter au moins deux conformations distinctes. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les AMFIs sont chacun reliés à une zone distincte de la surface du support depuis laquelle il s’étendent. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les AMFIs sont reliés au support de manière amovible. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le stimulus est délivré par le support sous la forme : - d’un échauffement localisé de la surface du support, et/ou - d’une émission d’un champ magnétique localisé, et/ou - d’un courant électrique, le support étant agencé pour coopérer individuellement avec chaque AMFI et pour injecter, individuellement et indépendamment, un courant électrique dans chacun des AMFIs. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les AMFIs sont des ressorts. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche déformable est une membrane polymère. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support est un circuit imprimé. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : - les AMFIs sont à mémoire de forme unidirectionnels et dans lequel le dispositif comprend un ensemble d’éléments de rappel, chacun des éléments de rappel étant agencé pour exercer une contrainte mécanique permanente sur un des AMFIs à mémoire de forme unidirectionnels, ou - les AMFIs sont à mémoire de forme bidirectionnels. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les AMFIs sont des alliages à mémoire de forme ou des polymères à mémoire de forme. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les AMFIs comprennent deux éléments de liaison agencés pour être connectés mécaniquement avec deux éléments de liaison du support. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel chaque AMFI parmi au moins une partie de l’ensemble d’AMFIs forme une torsade comprenant deux extrémités situées d’un même côté de l’AMFI, les deux extrémités de l’AMFI constituent les deux éléments de liaison. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les AMFIs s’étendent principalement perpendiculairement par rapport au support vers la couche déformable et se rétractent et/ou s’allongent principalement perpendiculairement par rapport au support. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant : - un ou des capteurs agencés pour mesurer un ou des paramètres du dispositif ou d’un environnement du dispositif, et/ou - une unité de traitement programmée et/ou configurée et/ou agencée pour calculer une différence entre une ou des valeurs de paramètres mesurés, par le ou les capteurs, et une ou des valeurs de paramètres attendus, et/ou - une unité de commande programmée et/ou configurée et/ou agencée pour ajuster ou moduler une ou des valeurs de stimuli individuels appliqués. Utilisation du dispositif selon l’une des revendications 1 à 14, pour du prototypage ou de l’haptique ou comme empreinte ou écran haptique.