Électronique intégrée

Remplacer les boutons par des panneaux de commande discrets et élégants grâce à la technologie tactile

Rebecca Lambert
18 December 2020

6 minutes

Les produits de consommation sont intelligents, connectés et tactiles. Bientôt, les surfaces, des accoudoirs de voiture aux serrures de porte d'entrée, le seront également, grâce à l'électronique structurelle moulée par injection (IMSE). Grâce à l'IMSE, le circuit électronique et les fonctionnalités sont au cœur de la structure 3D, ce qui permet de concevoir des produits élégants sans boutons ou commutateurs mécaniques.

Les propriétaires pourront bientôt ouvrir leurs portes d'une simple pression de la main, grâce au fabricant de serrures intelligentes PassiveBolt. L'entreprise, basée à Ann Arbor, dans le Michigan, utilise une technologie automobile pour transformer les pênes existants en dispositifs tactiles. Après avoir remporté un Prix de l'innovation au CES (Consumer Electronics Show) 2020 dans la catégorie « Maisons connectées » pour la qualité de l'ingénierie et du design, le Shepherd Lock de PassiveBolt devrait être commercialisé cette année.


Bien que la concurrence ait été rude, le système d'entrée sans clé Shepherd Lock de PassiveBolt a remporté le prix de l'innovation 2020, dans la catégorie « Maisons connectées ». La surface esthétique du couvercle intelligent pour la structure et les fonctions électroniques inclut une commande tactile capacitive, des blocs de contact pour la connectivité externe et des LED pour indiquer l'état du verrouillage. (Image © TactoTek)

Tout comme pour accéder à sa voiture sans clé, le Shepherd Lock permet au propriétaire de verrouiller et de déverrouiller sa porte en touchant simplement la surface intelligente, à condition qu'il ait sa clé virtuelle sur son smartphone ou la télécommande sur lui. Les propriétaires pourront également vérifier l'état du verrouillage de la porte via une application mobile, et l'appareil alertera le propriétaire et bloquera le verrou si un intrus tente de le forcer ou de le désactiver.

À la fois simple et élégante, la conception est possible grâce à la technologie IME (In-Mold Electronics), développée par TactoTek, à Oulu en Finlande. TactoTek a appelé sa technologie IME, IMSE (électronique structurelle moulée par injection), et introduit l'électronique à des endroits où l'électronique traditionnelle ne peut pas se loger, encapsulant les fonctionnalités dans un plastique mince moulé par injection qui répond au toucher. Résultat : des surfaces élégantes et intelligentes, protégées contre les vibrations, les débris et l'humidité, qui réduisent considérablement l'épaisseur et le poids du matériel.

« Le seul moyen d'obtenir une conception aussi transparente était d'intégrer le capteur tactile et les LED d'état à la surface du couvercle », explique Kabir Maiga, co-fondateur de PassiveBolt. « L'IMSE était la solution évidente pour que cette conception devienne réalité. »

DE NOUVELLES POSSIBILITÉS DE CONCEPTION AVEC l'IMSE

Si vous avez déjà essayé de nettoyer les miettes de gâteau laissées par vos enfants dans les interstices autour des boutons de vitres de votre voiture, vous avez probablement déjà expérimenté les inconvénients de ces commandes mécaniques traditionnelles. Les concepteurs ont également ces mécanismes en horreur, car ils interrompent et encombrent visuellement des espaces qui devraient être fluides. L'IMSE dit adieu à ces pièges à miettes et évite tout encombrement visuel en plaçant discrètement les commandes tactiles sous une surface fine et lisse. Dès que vous les touchez, les garnitures de portes, panneaux de protection et autres emplacements – autrefois trop minces pour les structures électroniques traditionnelles – se transforment en élégantes surfaces, commandes d'éclairage et autres fonctions électroniques.

« Les pièces IMSE sont des structures intelligentes moulées, ce qui signifie que l'électronique fait partie de la structure elle-même », explique Dave Rice, vice-président senior du marketing chez TactoTek. « Elles ont généralement une épaisseur de 2 à 3,5 millimètres (0,07 à 0,13 pouces) et sont moulées par injection en une seule pièce 3D. »

L'IMSE permet à des fabricants tels que PassiveBolt de créer des produits innovants que nous n'aurions jamais imaginés possibles auparavant, alliant à la fois élégance et praticité.

« L'IMSE offre l'opportunité de simplifier la conception mécatronique », affirme Kabir Maiga de PassiveBolt. « Elle permet de combiner plusieurs pièces électroniques et mécaniques en une seule et même pièce, rendant ainsi les empilements mécaniques beaucoup moins complexes. Elle réduit par la même occasion le nombre de pièces à fabriquer tout en offrant beaucoup plus d'options de conception. »

INDUSTRIALISATION DE L'IME

Après des années de développement, la technologie IME, terme générique utilisé par l'industrie pour désigner l'intégration des circuits électroniques par thermoformage ou moulage, est enfin en train de se faire une place dans le secteur des biens de consommation, des appareils ménagers et des véhicules.

« La capacité à concevoir, produire ou intégrer des pièces fabriquées par IME va devenir un savoir-faire et une compétence clés pour de nombreuses entreprises à travers le monde », indique le cabinet d'études de marché britannique IDTechEx dans son rapport de 2019, « In-Mold Electronics 2019-2029: Technology, Market Forecasts, Players » (Électronique moulée 2019-2020 : acteurs, technologie et prévisions de marché.)

Plafonnier de voiture intégrant la technologie IMSE avec commandes tactiles capacitives, commandes à haptique passif et éclairage, dans un boîtier moulé sans soudure de 3,5 mm d'épaisseur et pesant seulement 200 grammes. (Image © TactoTek)

Mais avant que tout cela ne puisse se concrétiser, les concepteurs et ingénieurs doivent apprendre à développer des pièces intégrées, explique Dave Rice de TactoTek.

« Pour réussir sur le marché, la technologie IMSE doit être prévisible, fiable et économique », explique-t-il. « Ces qualités exigent une connaissance solide des matériaux et composants électroniques utilisés dans les pièces IMSE, de leurs interactions pendant les processus de fabrication IMSE, et des règles de conception à appliquer pour les utiliser. »

Pour aider les fabricants, ajoute-t-il, TactoTek a développé une offre appelée IMSE Builder. « Grâce à des tests et des analyses, nous créons et documentons des règles de conception validées, des matériaux et composants, des contrôles de procédés de fabrication, ainsi que des méthodes de test et d'assurance qualité. TactoTek accorde des licences sur ses brevets et son savoir-faire à d'autres fabricants qui produisent en masse des pièces IMSE. Nous les aidons à comprendre ce qui est possible avec la technologie IMSE, et ils utilisent leur vision de la conception et leur créativité pour donner vie à la technologie. »

AUGMENTATION DES APPLICATIONS

Les fabricants et concepteurs d'équipements d'origine commencent donc à utiliser la technologie de TactoTek pour développer de nouveaux produits innovants et des expériences utilisateur différenciées à haute valeur ajoutée.

« Les principaux cas d'utilisation de nos clients sont les panneaux de commande : boutons tactiles, commandes à curseur linéaire et circulaire, capteurs de proximité pour activer un appareil, éclairage pour allumer les icônes, affichage de l'état... Et la cerise sur le gâteau : le design élégant », explique Dave Rice. « Des machines à café aux lave-vaisselle, en passant par les commandes industrielles et les plafonniers de véhicules, ces interfaces homme-machine sont particulièrement populaires. »

Suunto, fabricant finlandais de montres sportives, utilise par exemple la technologie IMSE de TactoTek dans son tracker d'activité Movesense, un capteur de 9,92 millimètres de diamètre, pesant 0,35 gramme et pouvant être intégré dans des vêtements, des chaussures, des équipements sportifs et même des colliers pour chien, pour suivre leurs mouvements. Suunto a choisi l'IMSE pour la finesse de sa structure, mais aussi sa durabilité et sa rentabilité.

« Parmi les conditions de Suunto, la pièce devait résister à 10 000 cycles de flexion – notre dispositif de test s'est cassé après 70 000 cycles – et à 50 cycles de machine à laver », déclare Dave Rice. « C'est un bel exemple de la créativité dont certains ingénieurs font preuve. »

Dans quelques temps, l'un des clients de TactoTek sur le marché automobile dévoilera une pièce IMSE destinée à plusieurs millions de véhicules. « Comme d'autres cas d'utilisation, très différents, celui-ci se retrouvera probablement dans les véhicules en production des deux-trois prochaines années », affirme Dave Rice. « La grande majorité de ces solutions sont des interfaces homme-machine qui comprennent des fonctions d'éclairage intégrées élégantes, des commandes tactiles capacitives, des circuits et, dans de nombreux cas, des antennes imprimées pour la connectivité. »

BOOSTER LES INNOVATIONS DE DEMAIN

Dans un avenir proche, vous pourrez voir davantage de conceptions IMSE. Les développeurs de CAO ont commencé à intégrer la technologie dans leurs logiciels de conception, ce qui facilite l'intégration de l'IMSE dans les produits et permet aux concepteurs et ingénieurs de démocratiser l'adoption de cette technologie.



Grâce au contrôle tactile capacitif et à l'éclairage, sur une surface en bois, la technologie IMSE donne vie aux conceptions. (Image © TactoTek)

Le fabricant PassiveBolt, quant à lui, continue d'explorer les différentes pistes possibles pour l'IMSE de différencier un produit et de contribuer à la transformation du marché des maisons connectées.

« L'IMSE nous permet de personnaliser facilement les surfaces intelligentes avec la marque de nos clients, sans aucun changement d'outillage, ce qui nous fait gagner du temps et de l'argent », explique Kabir Maiga. « Nous prévoyons également de miser sur la conception de surfaces intelligentes dans le cadre de plusieurs produits à venir. L'IMSE simplifie les conceptions et améliore l'expérience utilisateur. »

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