Projets de recherche Après-Covid

Les 33 projets de recherche de l’appel extraordinaire «Après Covid-19» sont des démarches à court terme, destinés à se terminer à la fin de l’année 2021. Dans certains cas, ils permettront de tester de nouvelles technologies, alors que dans d’autres les innovations seront directement valorisables par les entreprises. Il est également possible que certaines PME poursuivent leur collaboration avec les hautes écoles au moyen d’autres financements. Dans tous les cas, il s’agit d’une approche « gagnant- gagnant », qui permet aux ingénieur·es de la HES-SO de mettre à l’épreuve leurs compétences, tout en permettant aux PME de rester compétitives durant et après la crise sanitaire.

Ces projets ont été sélectionnés parmi 100 candidatures et proviennent de toutes les hautes écoles du domaine Ingénierie et Architecture de la HES-SO.

Présentation des projets

HE-Arc Ingénierie

Proposer une alternative de polissage du titane bêta, plus efficace et plus écologique que les méthodes existantes d'électropolissage : c'est le double défi qu'a relevé une équipe de la Haute Ecole Arc Ingénierie. L'intérêt de ce développement est évident : le titane bêta - qui possède d'excellentes capacités de déformation à froid, ce qui le rend très utile à l'industrie - est déjà utilisé dans le domaine aérospatial par exemple. Mais comme son polissage est difficile, il n'a pas encore conquis des secteurs comme l'horlogerie ou la joaillerie, dans lesquels l'apparence, ou un effet miroir brillant, sont indispensables.

Les ingénieurs de la Haute Ecole Arc Ingénierie collaborent avec la PME de la Chaux-de-Fonds PX Group pour ce projet. Cette dernière est spécialisée dans le domaine des métaux à haute valeur ajoutée et est active sur de nombreux marchés qui vont de la santé à l'horlogerie. Maitriser une technologie d'électropolissage du titane bêta lui ouvrirait des perspectives intéressantes dans l'horlogerie notamment.

Cela fait déjà plusieurs mois que l'équipe de la Haute Ecole Arc Ingénierie travaille sur ce projet, dont l'une des difficultés consiste à tester d'autres substances du tableau périodique que celles habituellement utilisées dans l'électropolissage du titane, comme les perchlorures ou les fluorures, qui sont toxiques, explosives et instables. Ces substances requièrent des conditions d'utilisation onéreuses, des locaux adaptés, ainsi que de nombreuses précautions d'utilisation et de stockage. Parallèlement, les chercheur.es ont développé une méthodologie pour tester la brillance du titane poli au moyen d'un protocole innovant qui intègre une analyse au microscope. Selon le responsable de l'équipe, les résultats ont déjà dépassé les ambitions de départ et les perspectives s'annoncent très positives pour PX Group.

Contact : Pierre-Antoine Gay (Professeur HES associé - pierre-antoine.gay(at)he-arc.ch)

Fruit d'une collaboration entre le groupe de compétences en ingénierie horlogère de la HE-Arc Ingénierie et la PME Agenhor, le projet QuanTest développe un dispositif de test de quantième perpétuel en y incluant de nouvelles fonctionnalités.

La PME genevoise Agenhor est spécialisée dans la conception de mouvements horlogers complexes, notamment des quantièmes perpétuels. Ces complications horlogères permettent d'afficher la date sur une montre mécanique, avec plus ou moins de précision. En effet, suivant son degré de sophistication, un quantième perpétuel intégrera les années bissextiles de manière automatique, par exemple. Pour tester ses quantièmes, Agenhor utilise actuellement des appareils permettant de les entraîner en rotation tout en mesurant le couple, soit l'effort en rotation appliqué à un axe transmis. Conçus il y a une trentaine d'années et basés sur un système optique, ces appareils arrivent en fin de vie et doivent être remplacés par des nouveaux, dont les caractéristiques doivent être au goût du jour.

Spécialisée en microtechniques, une équipe du groupe de compétences en ingénierie horlogère de la HE-Arc Ingénierie travaille au développement d'un dossier de fabrication d'un tel appareil dans le cadre du projet QuanTest. Elle souhaite proposer à Agenhor un système de mesure moins coûteux, plus autonome et plus durable que ceux de la génération précédente. La principale difficulté réside dans le fait que le couple transmis est très faible et que la mesure doit être faite en continu sur un système en rotation. Elle ne doit pas non plus être influencée par le système de mesure (frottements des paliers, etc.).

Afin d'identifier le type de capteur le plus adapté à cette application, un banc de test a été réalisé. Il permet de mesurer le comportement des capteurs. Il est constitué d'un arbre d'entrée motorisé et d'un arbre de sortie. Entre ces deux arbres est placé un élément flexible. La torsion de cet élément permet de définir le couple transmis. Plusieurs types de capteurs ont été sélectionnés pour prendre part aux tests, comme des jauges de contraintes alimentées par l'intermédiaire d'un collecteur tournant, ou des systèmes de codeurs permettant de mesurer l'angle de torsion sans contact. Les chercheur-es de la HE-Arc Ingénierie sont actuellement dans le processus de validation du capteur définitif, afin de pouvoir le produire en série. Après cette étape, l'électronique de commande et de mesure, ainsi que le software, seront développés.

Indispensable pour Agenhor, ces appareils de test de nouvelle génération permettent à l'équipe de la HE-Arc Ingénierie d'appliquer ses compétences pointues en microtechniques au domaine horloger et de les maintenir à jour.

Contact : Frédéric Lebet (Professeur HES associé - frederic.lebet(at)he-arc.ch)

Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR

Aerolighting est une PME spécialisée dans l'éclairage des aéroports et des héliports. Elle fait appel aux compétences des ingénieur-es de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR, afin de développer l'électronique liée aux feux d'obstacles, des lumières souvent placées sur des grues ou des antennes qui avertissent les pilotes.

L'entreprise fribourgeoise Aerolighting propose une large gamme de feux d'aéroports et d'héliports de faibles et fortes puissances, qui possèdent chacun des fonctionnalités spécifiques. Ses produits, basés sur une technologie LED peu gourmande en énergie, nécessitent une électronique de contrôle et de commande spécifique. Afin de rester concurrentielle et de pouvoir répondre rapidement à des appels d'offre, la PME collabore avec les ingénieur-es de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR dans le cadre du projet CIEU - Commande Intelligent et Electronique Universelle de feux LEDs. L'objectif du projet consiste à développer une carte de commande et de contrôle électronique pour les feux d'obstacles. La fonction de ces derniers, souvent placés sur une grue ou sur une antenne, consiste à avertir les pilotes d'un danger. La carte électronique doit donc non seulement permettre de gérer ces feux, mais également faire en sorte que leur flash soit synchronisé, avec ou sans signal satellite. Cette synchronisation doit aussi pouvoir se faire avec des appareils produits par d'autres entreprises.

L'équipe de la HEIA-FR travaille donc à développer cette carte intégrable aux feux LEDs d'ici l'automne 2021. Son objectif consiste à produire une carte dont l'installation est simple et dont l'architecture permettra par la suite des utilisations différentes, adaptées à tout type de feux. Un aspect important de ce projet consiste à transférer les connaissances acquises aux employé-es d'Aerolighting, afin qu'ils ou elles puissent les intégrer dans leur processus de production basé sur le prototypage rapide. Celui-ci leur permet d'intégrer rapidement les innovations, afin de se démarquer de la concurrence.

Contact : Daniel Oberson (Professeur HES associé - daniel.oberson(at)hefr.ch)

Les ASICs - Application Specific Integrated Circuit en anglais, ou Circuit intégré propre à une application en français - qui intègrent des microcontrôleurs embarqués, soit des circuits capables de programmer des actions, permettent de développer des capteurs miniaturisés de dernière génération. Ils peuvent ainsi répondre aux exigences individuelles des clients.

Le design de circuits intégrés propres à une application (ASIC) est un élément clé du développement des capteurs industriels proposés par l'entreprise fribourgeoise Contrinex. Proposant plus de 6'000 produits sur les marchés en Europe, en Asie, en Amérique du Nord et du Sud, cette multinationale de 500 employés considère qu'il lui est indispensable d'innover afin de rester concurrentielle dans une économie ralentie par la pandémie du Covid-19. Afin d'être en mesure de répondre à la demande croissante de fonctionnalités embarquées pour les capteurs, il s'avère nécessaire d'élaborer un ASIC avec microcontrôleur embarqué, soit capable de programmer des actions différentes en fonction des besoins du client.

Actuellement, les capteurs Contrinex sont constitués d'un ASIC et de quelques composants externes. S'ils sont capables de bien s'intégrer à une chaine de production industrielle, leur intelligence est figée. Ils ne peuvent donc pas s'adapter aux exigences personnelles des clients en ce qui concerne leurs fonctionnalités, ni s'adapter aux changements des standards industriels. Ils ne peuvent pas non plus intégrer de mises à jour.

L'objectif du projet CTUxuC ("Développement d'un circuit intégré avec microcontrôleur embarqué pour des capteurs intelligents de nouvelle génération"), mené conjointement par la HEIA-FR et par Contrinex, consiste à développer un premier prototype de capteur flexible, capable d'intégrer des mises à jour. Il s'agit également de réduire le nombre de composants externes à l'ASIC, afin de diminuer la taille du capteur et d'augmenter sa flexibilité. Pour finir, la consommation du capteur sera également optimisée, de même que ses coûts.

La conception d'un ASIC représente une phase cruciale dans le domaine des capteurs industriels. En raison du coût de production des capteurs, qui s'élève rapidement à plusieurs dizaines, voire centaine de milliers de francs, ainsi que leur temps de fabrication, aucune erreur n'est permise. La fabrication des capteurs issus du projet de la HEIA-FR et de Contrinex est prévue pour l'automne 2021.

Contact : Lorenzo Pirrami (Professeur HES associé - lorenzo.pirrami(at)hefr.ch)

Softcar est une startup fribourgeoise spécialisée dans le développement de véhicules dont l'empreinte carbone, de la production à la fin de vie en passant par l'utilisation, est réduite à son minimum. Des ingénieurs de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR collaborent avec elle afin de développer un prolongateur d'autonomie fonctionnant au gaz pour ses voitures électriques.

La startup fribourgeoise Softcar développe actuellement un véhicule de type city car électrique. Sa conception optimise le bilan carbone sur l'ensemble de son cycle de vie grâce à l'utilisation de matériaux en composites avancés thermoplastiques recyclables soigneusement sélectionnés, ainsi qu'à une logique de production et de recyclage au plus près du consommateur final. Il sera par exemple possible de remplacer entièrement la carrosserie de son véhicule si besoin.

Ce city car très léger est prévu dans une variante totalement électrique, permettant une autonomie urbaine de 170 km pour quatre places. Une seconde variante permettra d'accroitre l'autonomie à 400 km, au moyen d'un range extender (prolongateur d'autonomie en français) à gaz, appelé GasREX. Un range extender est un système qui génère de l'électricité pour recharger la batterie. Il faut savoir qu'à l'heure actuelle, les prolongateurs d'autonomie sont peu répandus, fonctionnant au diesel ou à l'essence et sont volumineux. En fonctionnant au gaz - voire encore mieux, au biogaz - GasREX limite l'empreinte carbone du moteur. Pour s'intégrer de façon harmonieuse au city car développé par Softcar, GasREX doit être léger et de taille réduite.

L'objectif de l'équipe de la HEIA-FR consiste à réaliser une optimisation des réglages du moteur GasREX et de ses paramètres comme la puissance, la consommation ou le bruit. Ces expérimentations sont menées sur un banc d'essais moteurs dans les laboratoires de la HEIA-FR. Cette méthodologie permet d'avancer plus vite et d'être plus précis que lors d'expérimentations directement menées sur le véhicule. Elle représente ainsi un atout pour Softcar, dont les développements ont pris du retard en raison de la pandémie : de nombreux fournisseurs n'ont en effet pas été capables de respecter les délais depuis le printemps 2020. Cette collaboration académique permettra ainsi à GasREX, dont le potentiel concerne non seulement le marché suisse, mais aussi les économies émergentes qui possèdent des réseaux de stations-services à gaz naturel, comme en Inde, au Moyen-Orient ou en Afrique. L'objectif étant de ne pas se positionner trop tardivement sur un marché très concurrentiel comme celui-ci.

Contact : Christian Nellen (Professeur HES associé - christian.nellen(at)hefr.ch)

La startup Gjosa a mis sur le marché une technologie de collision de jets qui équipe des pommeaux de douche. Active sur le marché de l'hospitalité (hôtellerie, salons de coiffure, etc.), Gjosa a souhaité diversifier les débouchés de sa technologie. Une équipe de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR étudie les possibilités d'application de la technologie de collision de jets à la chimie de synthèse.

La startup biennoise Gjosa a développé une plateforme technologique qui fait entrer en collision précise plusieurs jets, ce qui crée de très fines gouttelettes à haute vitesse. Intégrée à des pommeaux de douche, cette technologie permet non seulement d'économiser jusqu'à 65% d'eau et d'énergie, mais favorise également un meilleur lavage des cheveux, ainsi qu'un confort accru. Très active dans le domaine de l'hospitalité, Gjosa a ainsi équipé des hôtels, des hôpitaux ou des salons de coiffure avec sa technologie. Comme ce secteur a été fortement affecté par la pandémie, la startup cherche de nouveaux débouchés, ainsi qu'à diversifier son portefeuille de clients. Elle collabore avec une équipe de l'institut ChemTech de la HEIA-FR pour développer des applications utilisables en chimie de synthèse.

Les réactions obtenues par collision de jets existent déjà dans le domaine de la chimie de synthèse. Il s'agit de méthodes de réactions continues qui sont particulièrement utilisées pour mélanger deux fluides qui ne se mixent pas bien. Or, pour obtenir une réaction, il faut que les deux liquides se mélangent bien et pendant un certain temps. La technologie de collision de jets développée par Gjosa, moyennant quelques adaptations, pourrait proposer des solutions plus efficaces et plus économiques que celles existant actuellement sur le marché de la chimie de synthèse. Elle permettrait également  de combiner quatre, voire six jets différents.

L'institut ChemTech travaille donc actuellement à démontrer l'efficacité de la technologie de Gjosa en tant que mélangeur statique dans les procédés de synthèse chimique. Les premiers résultats sont prévus d'ici à l'automne 2021.

Contact : Chrsitophe Allemann (Professeur HES ordinaire - christophe.allemann(at)hefr.ch)

La technologie d'impression à jet d'encre pourrait permettre de fabriquer des prototypes de composants de céramiques miniaturisés plus rapidement et avec plus de flexibilité. Une équipe de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR teste actuellement ce processus pour la PME Ceramaret.

 

La PME neuchâteloise Ceramaret est spécialisée dans la fabrication de pièces de céramiques de très petite taille destinées aux secteurs automibile, horloger ou encore médical. Ceramaret, afin de répondre en permanence aux besoins et aux attentes de ses clients, investit continuellement dans la recherche de matériaux et de procédés de fabrication innovants. La crise sanitaire a souligné la nécessité d'investir dans de nouvelles méthodes de travail et de fabrication, y compris dans le domaine de la céramique. La pandémie aurait en effet pu affecter fortement le processus de production en raison de périodes de quarantaine obligatoire, mais également par l'imposition de mesures de distanciation sociale entre les employés. Comme les processus de production se font encore manuellement, l'absence de personnel peut rapidement faire perdre du temps. C'est dans ce contexte que Ceramaret a fait appel aux compétences des ingénieur-es de la HEIA-FR, afin d'accélérer la digitalisation de certaines étapes de ses processus de production.

La technologie de l'impression à jet d'encre est de plus en plus explorée dans le contexte de l'industrie 4.0. La difficulité, c'est que les modèles existant sur le marché sont onéreux (entre CHF 200'000 et CHF 500'000) et offrent peu de flexibilité par rapport à la production de composants en céramique. Spécialisée à la fois dans les imprimantes et dans les "encres" - ou plutôt les matériaux imprimables - une équipe de l'institut iPrint de la HEIA-FR met actuellement au point à la fois une imprimante et un mélange permettant de produire prototypes de composants en céramique de la meilleure qualité possible. Actuellement, cinq étapes consécutives sont nécessaires entre l'initiation et la réalisation d'une pièce en céramique, même pour du prototypage. Le processus complet peut prendre jusqu'à quelques semaines. De plus, en cas d'échec, l'ensemble du processus doit être réinitialisé.

Grâce à l'utilisation de la technologie d'impression à jet d'encre combinée aux bons choix des matériaux, soit des encres composées de nano-zirconia ayant une taille de particule et une suspension appropriée, l'ensemble du processus pourrait être réduit à 48 heures. De plus, contrairement aux techniques de moulage par injection, pour lesquelles seule la qualité du produit final peut être étudiée, l'approche "couche par couche" fournie par l'impression à jet d'encre garantira un contrôle de qualité à des instances intermédiaires. Enfin, l'impression à jet d'encre permet de produire des pièces de forme complexe, ce qui donne une grande liberté aux concepteurs-trices et aux ingénieur-es. Cette nouvelle technologie d'impression a permis la conceptualisation, la production et le test de pièces qu'il n'est pas possible de produire avec des procédés conventionnels.

Actuellement en phase de test, ce projet devrait aboutir en automne 2021. Il pourrait à terme servir non seulement pour la production de prototypes, mais aussi pour la production de pièces commercialisables. Dans tous les cas, il confère un avantage concurrentiel indéniable à Ceramaret et soutient ses capacités d'innovation et de résilience.

Contact : Ioana Preda (Professeure HES associée - ioana.preda(at)hefr.ch)

Le logiciel "DIAL +" est utilisé par les architectes en phase de préprojet. Il leur permet de simuler la consommation énergétique d'un local, afin de l'optimiser. Une équipe de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR développe actuellement de nouvelles fonctionnalités pour ce logiciel, qui faciliteront l'appréciation des risques de surchauffe estivale.

Le logiciel "DIAL +" (https://www.dialplus.ch/infos) a été développé et diffusé depuis une dizaine d'années par la startup Estia, basée sur le campus de l'EPFL. Cet outil de simulation est destiné à des bureaux d'architectes afin de leur permettre d'optimiser la consommation énergétique d'un local déjà en phase de préprojet. Cette phase offre en effet encore de larges marges de manoeuvre et l'utilisation de "DIAL +" évite à l'architecte de devoir recourir aux compétences d'un expert en physique du bâtiment.

"DIAL +" prend en particulier en compte l'apport en lumière naturelle d'un local. Alors que cette dernière est évidemment bienvenue en hiver, de larges baies vitrées peuvent entrainer un risque de surchauffe en été. Or, les normes de la Société suisse des ingénieurs et des architectes (SIA) ont évolulé ces dernières années, en particulier la norme 180 dont l'objectif est de prévenir le risque de surchauffe estival. Il s'agit notamment d'éviter de faire appel à des systèmes de climatisation gourdmands en énergie pour refroidir les bâtiments. Facile d'utilisation, "DIAL +" permet à l'architecte d'ajuster les différents paramètres liés à l'apport de lumière naturelle d'un local, comme la taille et la géométrie des fenêtres, leur orientation, leurs équipements de protection, les possibilités d'aération nocture ou encore les matériaux de construction.

Les ingénieur-es de la HEIA-FR développent actuellement de nouvelles fonctionnalités pour le logiciel "DIAL +" qui faciliteront encore davantage les choix des architectes en lien avec la surchauffe estivale. Le logiciel calcule, par exemple, avec précision la progression de la température intérieure. Une passerelle vers le logiciel "INDALUX", développé par l'équipe de la HEIA-FR, permettra de prendre en compte les paramètres environnementaux du local, comme la taille des immeubles aux alentours. Ce projet est donc "gagnant-gagnant" pour la HEIA-FR et pour Estia, qui ne dispose pas des moyens à l'interne pour le développement de nouvelles fonctionnalités pour "DIAL +".

Contact : Raphaël Compagnon (Professeur HES associé - raphael.compagnon(at)hefr.ch)

Une équipe de l'institut iPrint de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR développe un système miniaturisé pour alimenter les têtes d'impression des imprimantes de la startup Scrona. Celles-ci sont capbles d'imprimer des encres fonctionnelles - soit destinées à produire des objets - avec des gouttes ayant un diamètre cent fois plus petit que celui d'un cheveu.

Depuis quelques années, la startup zurichoise Scrona a mis au point une technologie baptisée NanoDripTM. Celle-ci permet d'imprimer des encres fonctionnelles avec des gouttes d'un diamètre cent fois plus petit que celui d'un cheveu. Mais, pour que cette technologie de fabrication additive révolutionnaire soit viable pour la production de masse, les têtes d'impression - soit les éléments sevant à contrôler la quantité d'encre imprimée - doivent pouvoir être alimentées en continu. Il s'agit d'un point primordial pour garantir une qualité d'impression constante à très haute résolution. Or, pour l'instant, ce système n'existe pas et les têtes d'impression de Scrona doivent être alimentées manuellement, une étape très chronophage.

C'est pourquoi la startup collabore avec une équipe de l'institut iPrint de la HEIA-FR, afin de développer un système de microfluidique permettant d'alimenter la tête d'impression avec de l'encre ayant une pression, une température et un débit adéquats. Bien que les chercheur-es de iPrint aient passablement d'expérience dans ce domaine, le défi de ce projet réside dans la miniaturisation d'un tel système en vue de l'inclure directement sur une tête d'impression de petite taille. Il s'agit également de réduire au maximum les pertes d'encre dans le processus, ces dernières étant souvent composées de matériaux précieux comme de l'argent ou de l'or, et de ce fait, extrêmement onéreuses.

La technologie de fabrication additive développée par Scrona permet en effet non seulement de réaliser des images graphiques ultra précises, mais également des éléments fonctionnels comme des pixels d'écran ou des capteurs. Grâce à sa collaboration avec iPrint, la startup, dont les projets ont pris du retard en raison de la pandémie, pourra proposer à ses clients des systèmes d'impression capables de fabriquer à grandes échelles différents types d'objets miniature. Cela va accélérer la mise sur le marché de sa technologie, prévue d'ici quelques mois.

Contact : Gioele Balestra (Professeur HES ordinaire - gioele.balestra(at)hefr.ch)

La marque de couteaux suisses Swiza est spécialisée dans la personnalisation de ses produits. Mais le défi des motifs imprimés est qu'ils sont rapidement détériorés par l'usage. Pour arriver à une meilleure adhésion de la décoration sur ses couteaux, Swiza collabore avec l'Institut iPrint de la Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR.

La PME jurassienne Swiza produit une large gamme de couteaux de poche de qualité, dont certaines lignes sont personnalisables. Souvent emporté dans des excursions ou à l'extérieur, le couteau suisse est placé dans une proche ou dans un sac, où il peut être griffé par d'autres objets. Ses motifs peuvent alors rapidement se détériorer.

Pour obtenir une meilleure adhésion des décorations aux côtes en plastique de ses couteaux, Swiza collabore avec l'Institut iPrint de la HEIA-FR dans le cadre d'un projet baptisé SWISS DECO. Son objectif est double : il consiste à la fois à choisir une encre adaptée pour permettre une bonne adhésion et à optimiser le processus d'impression.

Les chercheur-es de iPrint ont, dans un premier temps, testé des lots d'encres afin de sélectionner celle qui possédait la meilleure adhésion aux couteaux suisses de Swiza. Ils se sont ensuite attelés à définir les paramètres d'impression permettant d'obtenir un meilleur rendu final. Ceux-ci comprennent notamment la vitesse et la taille des gouttes déposées, le nombre de couches d'encre ou encore le réglage de la lampe UV qui permet de durcir l'encre. L'une des difficultés de ce projet est en lien avec le nombre de paramètres d'impression, ainsi que leur combinaison, qui peuvent tous provoquer divers effets sur l'impression finale du motif. L'équipe d'iPrint a ainsi dû procéder à des mesures préalables de l'énergie de surface des substrats et de la tension de surface des encres afin de réduire la matrice expérimentale.

Après avoir testé l'adhésion de l'encre blanche et avoir obtenu de bons résultats, les chercheur-es testeront les autres couleurs (cyan, magenta, jaune et noir). Parallèlement à ce développement, dont l'implémentation se fera directement chez Swiza, ils aident les employés de la PME à acquérir une meilleure compréhension du procédé jet d'encre de leur imprimante, afin de les rendre à même de résoudre certaines problématiques.

Le projet SWISS DECO permettra à Swiza de satisfaire ses clients en améliorant la durabilité des décorations personnalisées de ses couteaux suisses. De son côté, l'Institut iPrint y trouve une opportunité de se confronter à l'usage des imprimantes dans la réalité du terrain d'une PME suisse, ainsi que de mettre ses compétences à son service durant la phase critique de la crise sanitaire.

Contact : Natalia Carrie (Adjointe scientifique HES - natalia.carrie(at)hes-so.ch)

Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA)

Des chercheur-es d'un laboratoire de bio-ingénierie de la Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA) collaborent avec la stratup GliaPharm, afin de mettre au point une méthode de culture in vitro en 3 dimensions de cellules cérébrales de souris ainsi que de cellules humaines. Celle-ci servira à développer des traitements contre les maladies neurologiques.

Développer des solutions thérapeutiques innovantes agissant sur les maladies du cerveau représente un défi. Pour des raisons évidentes, l'accès aux cellules cérébrales pour faire de la recherche est très difficile. En conséquence, de nombreuses maladies neurologiques n'ont pas encore de traitement satisfaisants. Des espoirs importants proviennent du développement de modèles de culture de cellules cérébrales en 3D, qui permettent de tester des molécules. Une équipe du laboratoire de bio-ingénierie de l'HEPIA en a fait sa spécialité, autant avec des modèles de cellules de souris que d'êtres humains.

Présents sur le Campus Biotech à Genève, centre d'innovation en biotechnologie et en sciences de la vie, les chercheur-es de l'HEPIA collaborent avec GliaPharm dans le cadre de l'appel à projets "Après COVID-19". Egalement basée au Campus Biotech, cette startup issue de l'EPFL développe des solutions thérapeutiques innovantes qui ciblent les astrocytes. Ce type particulier de cellules cérébrales, dont l'importance a été révélée par la recherche depuis une dizaine d'années, joue un rôle central dans la régulation de l'énergie du cerveau. Certaines maladies neurologiques, comme la sclérose latéral amyotrophique ou la maladie d'Alzheimer, ont pour origine un dysfonctionnement des astrocytes.

Mais pour développer des traitements ciblant les astrocytes, il est nécessaire de les tester au moyen d'un modèle le plus proche possible du cerveau, qui permettra de prédire efficacement l'effet des molécules. Actuellement, GliaPharm travaille avec un modèle 2D issu de cellules de souris. Le cerveau contenant plusieurs types cellulaires qui interagissent, il est nécessaire de mettre au point un modèle de culture cellulaire en 3D. C'est pour développer ce modèle que GliaPharm collabore avec l'équipe d'HEPIA, qui a déjà mis au point des modèles similaires dans le cadre d'autres projets.

L'objectif principal de cette collaboration consiste à créer un nouveau tissu cérébral en 3D à partir de cellules primaires extraites du cerveau de souris transgéniques, puis de le connecter à un système d'électrodes. Par la suite, des cellules cérébrales provenant de patients seront utilisées pour remplacer le modèle animal. Les chercheur-es d'HEPIA sont sur le point de finaliser leur modèle de tissu cérébral en 3D avec succès. Celui-ci permettra à GliaPharm, dont les activités ont été ralenties par la crise sanitaire, de gagner un temps précieux sur des étapes cruciales de développement de futurs traitements neurologiques.

Contact : Luc Stoppini (Professeur HES ordinaire - luc.stoppini(at)hesge.ch)

Lien vers le projet sur le site d'HEPIA : https://www.hesge.ch/hepia/recherche-developpement/projets-recherche/glia3d

L'utilisation massive d'antibiotiques a conduit à une résistance bactérienne. Il devient essentiel de trouver rapidement quel type d'antibiotique viendra à bout des bactéries d'un patient. Pour ce faire, une startup a développé un système de test rapide basé sur la microscopie à force atomique. Elle collabore actuellement avec une équipe de la Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA), afin de le rendre encore plus performant.

Depuis quelques décennies, l'utilisation massive - et souvent abusive - d'antibiotiques a conduit à une résistance bactérienne telle, qu’elle constitue déjà un problème de santé publique majeur. Ce dernier deviendra critique très rapidement, y compris en Suisse. Pour trouver rapidement - en moins d'une heure - un antibiotique efficace pour un patient infecté, il est nécessaire de développer de nouveau tests antibiotiques sur une quantité très faible de bactéries infectieuses.

Une startup bâloise a précisément développé un test de ce genre. Basé sur des micro-leviers tels qu'ils sont utilisés dans un microscope à force atomique, il enregistre l'activité bactérienne via la vibration du levier : si la vibration est supérieure à 5nm, les bactéries sont vivantes, si la vibration est inférieure à 2nm, les bactéries sont mortes. Ceci permet de tester un antibiotique rapidement sur une petite quantité de bactéries, alors qu’auparavant toute une culture était nécessaire, ce qui prenait du temps.

La méthode de test développée par la startup rencontre du succès auprès des hôpitaux et atteint un bon niveau de fiabilité. Cependant, comme la plupart des entreprises, la capacité d’innovation de la startup a été impactée par le ralentissement économique dû à la pandémie. C’est pour y remédier qu’elle collabore avec une équipe de l’HEPIA spécialisée dans les instruments nanotechnologiques dans le cadre du projet DISBA - Détection Interférométrique de Survie Bactérienne aux Antibiotiques.

L’objectif de ce projet est d’apporter deux évolutions au système de test : le rendre capable de mesurer simultanément plusieurs antibiotiques, ce qui permet d’accélérer la prise de décision du corps médical. Il s’agit également de le rendre plus facile à utiliser. Les chercheur-es de l’HEPIA ont pour cela développé un système basé sur la microscopie interférométrique, basée sur des combinaisons d’ondes. Cette technologie permet d’observer plusieurs leviers en même temps et donc d’observer simultanément l’effet de différents antibiotiques sur des bactéries prélevées sur un patient.

Le plus grand défi des chercheur-es a été d’adapter ce système en milieu liquide. Ils avaient auparavant déjà développé des outils similaires, mais seulement pour des milieux à l’air libre. Malgré les difficultés, le prototype du projet DISBA est actuellement fonctionnel et de plus facile à utiliser. Il est capable de mesurer l’activité bactérienne sur quatre leviers en parallèle, et ce en moins de 10 minutes. L’intégration de ces innovations soutiendra la croissance de la startup. Elle permettra aussi à équipe de l’HEPIA de développer des systèmes basés sur la microscopie interférométrique en milieu liquide pour d’autres applications, comme la détection de la corrosion.

Contact : Marc Jobin (Professeur HES associé - marc.jobin(at)hesge.ch)

Lien vers le projet sur le site d'HEPIA : https://www.hesge.ch/hepia/recherche-developpement/projets-recherche/disba

Une équipe de l'Institut des Sciences et Technologies industrielles de la Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA), développe un appareil de mesure de l'impédance d'une barrière de cellules pulmonaires in vitro. Il sera plus performant que ceux qui existent sur le marché.

L'activité principale d'AlveoliX, une startup issue de l'Université de Berne, est la reproduction de membranes pulmonaires in vitro qui miment les mouvements d'inspiration et d'expiration. Déjà disponibles sur le marché, elles constituent un formidable outil pour la recherche, en particulier pharmacologique. Alors que ses activités ont été ralenties par la pandémie, la startup cherche à développer de nouveaux produits, notamment en intégrant à ses membranes pulmonaires in vitro un système innovant de mesure de résistance électrique. La mesure de l'impédance électrique des cellules constitue une démarche courante en biologie, car la capacité de résistance des cellules au courant électrique permet d'obtenir des informations sur leur état général ou sur d'éventuelles perforations. En effet, les cellules épithéliales en bonne santé forment une barrière naturelle limitant le passage du courant électrique. La recherche utilise actuellement cette technologie notamment pour analyser l'effet d'un produit toxique sur des cellules ou encore pour tester l'absorption de médicaments.

Les systèmes de mesure de l'impédance électrique des cellules sont nombreux sur le marché. Ils proposent un large spectre de techniques de mesures. Pourtant, de l'appareil de mesure multi-puits étanche très couteux à celui requérant une tenue manuelle des électrodes, aucun de ces systèmes n'optimise la mesure sans en sacrifier certains aspects. Pour combler cette lacune, l'équipe du laboratoire d'ingénierie tissulaire de l'Institut des Sciences et Technologies industrielles de l'HEPIA développe actuellement, en collaboration avec AlveoliX, un système de mesure de la bio-impédance inédit, basé sur la spectroscopie. Grâce à cette technique, l'impédance peut être mesurée selon un large spectre de fréquences du courant, permettant l'obtention de plus d'informations sur la santé de la barrière de cellules. Moins chère que les méthodes actuelles, non-invasive et capable d'analyser plusieurs puits de culture cellulaire à la fois, elle apporte une plus-value par rapport aux systèmes existants.

Alors que le système développé à l'HEPIA se trouve actuellement en phase de test chez AlveoliX, les chercheur-es réfléchissent déjà à ses autres applications pour d'autres parties du corps que les poumons. A long terme, il se posera également la question de l'industrialisation de ce système, qu'il s'agira encore d'optimiser pour le rendre compatible avec une telle production.

Contact : Adrien Roux (Professeur HES associé - adrien.roux(at)hesge.ch)

Lien vers le projet sur le site d'HEPIA : https://www.hesge.ch/hepia/recherche-developpement/projets-recherche/teeroc

Valoriser les matériaux d'excavation non-pollués sous forme de briques de terre compressée permet de favoriser l'économie circulaire. L'entreprise Terrabloc en a fait sa spécialité, mais elle souhaite aller plus loin en certifiant les capacités portantes de ses blocs.

Le secteur de la construction doit relever à l'heure actuelle deux défis majeurs : d'une part l'approvisionnement en matières premières, avec notamment des réserves exploitables de graviers qui s'amenuisent, et d'autre part l'élimination des matériaux d'excavations en raison de l'engorgement des sites de stockage. Rien que le territoire genevois produit chaque année plus de 3,7 millions de tonnes de matériaux d'excavation sur les chantiers. Cela représente deux tiers de l'ensemble des déchets du canton. Pour saisir les enjeux relatifs à ces volumes chiffrés de terres excavées, considérées légalement comme des déchets, il faut préciser que cela correspond mensuellement au volume de trois tours RTS, deux Notre-Dame de Paris ou huitante piscines olympiques.

Valoriser ces terres d'excavation parait une évidence du point de vue de l'économie circulaire. Il y a quelques années, l'entreprise genevoise Terrabloc était la première à se lancer dans ce créneau, en développant des briques de terre compressée recyclée, qui contiennent 4% de ciment. Pour des chantiers utilisant des blocs de petits formats, la presse à briques peut être amenée directement sur place, où la terre d'excavation est utilisée pour créer des briques du chantier. Il va sans dire, le bilan écologique de l'opération est excellent.

Malheureusement, en raison de nombreux facteurs, seules 15% des terres d'excavation sont actuellement recyclées à Genève. Parmi les raisons, on peut citer l'image négative de la terre qui - légalement - constitue un "déchet", la puissance des lobbys du béton, ou encore les difficultés à modifier les habitudes des différents acteurs du domaine de la construction. Malgré les obstacles, la demande pour les blocs en terre compressée progresse, mais principalement pour des murs non-porteurs.

Afin de faire certifier ses blocs de terre compressée stabilisée en grand format pour des applications de murs porteurs, Terrabloc a fait appel à une équipe de la Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA). Dans leurs laboratoires, ces derniers ont procédé à de nombreux tests de résistance sur plusieurs centaines de blocs. Ils ont ensuite analysé leurs propriétés lorsqu'ils étaient assemblés sous forme de murs de différentes tailles. Les expériences ont toutes démontré la solidité des briques et des murs, ainsi que leur correspondance aux normes en vigueur. Ces résultats encourageants confèrent une confiance suffisante pour le lancement d'un projet de bâtiment d'habitation de cinq étages porteurs à Zurich. Une première mondiale.

Si cette certification ouvre des possibilités intéressantes pour Terrabloc, elle a aussi permis à l'équipe d'HEPIA d'acquérir des savoirs en lien avec la composition et les propriétés des briques de terre, qu'elle pourra utiliser dans d'autres projets. Car si le chemin à parcourir est encore long, le bilan écologique, ainsi que le confort en termes de température et d'humidité des constructions en blocs de terre, font de ces derniers un matériel d'avenir.

Contact : Abdelkrim Bennani (Professeur HES associé - abdelkrim.bennani(at)hesge.ch)

Le projet VICoDe vise à développer un compresseur vidéo à très haut débit pour des applications scientifiques ayant besoin d'une imagerie d'excellente qualité. Il est le fruit d'un partenariat entre la Haute école de paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA) et la PME Dotphoton. Celle-ci propose des technologies permettant de compresser des images tout en conservant leurs propriétés qualitatives et quantitatives.

La PME zougoise Dotphoton propose des produits qui permettent aux professionnels de compresser leurs images en conservant la qualité de chaque pixel. Cette qualité est devenue critique, spécialement pour des systèmes qui utilisent l'intelligence artificielle, où même des petits défauts peuvent engendrer de graves conséquences. Pour maintenir sa croissance durant la pandémie, la PME a adapté sa technologie à de nouveaux marchés, dans le domaine spatial et automobile.

Dans ces secteurs, les besoins de compresser des images tout en conservant leurs qualités sont cruciaux. Mails la technologie de Dotphoton ne se contente pas d'être à la pointe en termes de facteur de compression et de qualité. Elle veut aussi être leader en termes de rapidité d'exécution et de consommation énergétique. Ces facteurs s'avèrent en effet critiques pour les véhicules électriques et les satellites. Ce système pourrait augmenter la rapidité de l'échange des données entre véhicules et entre satellites d'un facteur 10.

Dans ce cadre, le projet VICoDe vise à développer un démonstrateur fonctionnel du compresseur de Dotphoton sur des circuits intégrés composés d'un réseau de cellules programmables. L'équipe d'HEPIA utilise pour cela une plateforme de circuits complexes baptisée SCALP, qu'elle a développé auparavant dans le cadre d'un projet FNS. SCALP comprend une topologie extensible en 3D, qui permet de maximiser la bande passante des flux vidéo transmis entre circuits intégrés, tout en limitant la congestion dans le routage. Les images satellites ou voitures peuvent ainsi être transmises en temps réel, ce qui se révèle utile pour éviter des accidents ou dans la gestion de catastrophes naturelles comme des feux de forêts.

Dans le cadre de VICoDe, les ingénieur-es d'HEPIA ont développé un prototype fonctionnel de circuit intégré qui permettra à la technologie de Dotphoton de trouver des applications dans le domaine scientifique, mais également dans tous les domaines qui nécessitent la transmission ou le stockage massif d'images et de vidéos d'excellente qualité. C'est le cas de nombreux concepts d'industrie 4.0. Au vu du potentiel de ce domaine, l'équipe d'HEPIA poursuivre ses recherches dans le cadre de plusieurs projets d'envergure ces prochains mois.

Contact : Andres Upegui (Professeur HES associé - andres.upegui(at)hesge.ch)

Développer un stéthoscope capable d'interpréter les sons pulmonaires spécifiques de l'asthme, de la pneumonie ou du COVID-19 : c'est l'ambition du groupe de recherche Pneumoscope qui collabore avec une équipe de la Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA), pour la conception de la partie matérielle de ce dispositif.

Un million d'enfants dans le monde meurent chaque année des suites d'une pneumonie, selon l'OMS. L'asthme représente la principale maladie chronique des enfants. Quant au COVID-19, il a tué près de 4,5 millions de personnes à ce jour. Ces chiffres montrent l'importance d'un diagnostic et d'un suivi médical performant lors de maladies respiratoires. A l'heure actuelle, le diagnostic s'effectue par auscultation pulmonaire à l'aide d'un stéthoscope et de tests fonctionnels, basés notamment sur l'écoute de la respiration. Ces examens nécessitent une expertise pointue et ne peuvent être effectués que par un médecin.

Afin d'aider les médecins à l'établissement d'un diagnostic, un groupe de recherche a été initié en 2018 par les Hôpitaux universitaires de Genève (HUG), en partenariat avec l'EPFL et Terre des hommes. Baptisé "Pneumoscope", son objectif consiste à développer un stéthoscope numérique intelligent capable d'interpréter les sons pulmonaires. Ce dispositif de dépistage rapide, peu coûteux et non-invasif, ne nécessite pas de connaissances médicales spécifiques. Il peut donc être utilisé par des infirmiers-ères ou par des patients. Destiné en premier lieu pour détecter les crises d'asthme et les pneumonies, le stéthoscope, dont le nom est aussi "Pneumoscope", pourra également être utilisé en cas de COVID-19. Il pourrait s'avérer particulièrement intéressant pour la détection du virus ou pour évaluer l'état des patients isolés.

Une première partie logicielle du Pneumoscope, basée sur l'intelligence artificielle, a été développée et testée à l'aide de signaux issus d'une base de données de sons biophysiques. La partie matérielle de ce dispositif, qui consiste en un petit boîtier, a de son côté été développé en collaboration avec plusieurs équipes de recherche d'HEPIA dans le cadre du projet PNEUM-IA. Ces dernières ont développé une électronique à faible consommation permettant de traiter les signaux issus des capteurs acoustiques, de les stocker et de les transmettre par liaison sans fil à un smartphone. Afin d'assurer une prise de son optimale, elles sont modélisé la caisse de résonance du dispositif, avant de valider expérimentalement la solution proposée en chambre anéchoïque. Un algorithme basé sur de l'intelligence artificielle pour séparer les sons de la respiration des signaux cardiaques, et les extraire des autres sources de bruit, a ensuite été développé. Pour finir, des capteurs supplémentaires de température et d'oxymétrie ont été intégrés afin d'affiner le diagnostic.

Les compétences interdisciplinaires d'HEPIA - comprenant notamment de l'électronique, de l'acoustique, de la micro-mécanique et de l'informatique -, de même que les équipements à disposition au sein de ses laboratoires, ont permis au Pneumoscope de nettement améliorer ses performances. Le principal défi des équipes de recherche a été de miniaturiser des circuits complexes, ainsi que de rendre l'algorithme capable de distinguer la respiration des nombreuses autres sources de bruit.

Sur le point d'aboutir, le prototype livré au groupe de recherche Pneumoscope peut désormais entrer dans la dernière phase de développement avant son industrialisation. Une perspective très motivante pour les équipes de recherche participant à ce projet, tant Pneumoscope pourrait soutenir le travail des soignants dans le monde entier. En attendant, l'équipe d'HEPIA poursuivra cette collaboration, notamment pour permettre au stéthoscope intelligent de correspondre à certaines normes - très exigeantes - propres aux dispositifs médicaux.

Contact : Stéphane Bourquin (Professeur HES associé - stephane.bourquin(at)hesge.ch)

La production locale de cartes électroniques ne peut survivre face à la concurrence asiatique qu'en se spécialisant dans des niches, ce qui est le cas de Systronic. Cependant, même les productions confidentielles et les relations clients personnalisées gagnent en s'automatisant. La PME collabore dans ce but avec une équipe de la Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA).

PME établie à Sainte-Croix depuis une dizaine d'années, Systronic est spécialisée dans le montage de cartes électroniques, ainsi que dans l'assemblage de solutions électroniques et informatiques. Son plus gros concurrent est l'Asie, qui équipe la majorité des téléphones et ordinateurs dans le monde. Mais la PME a su se positionner dans des marchés de niche qui nécessitent des cartes sur mesure en production limitée. Elle compte de nombreuses PME suisses parmi ses clients. Elles utilisent ses cartes pour équipes leurs machines de production par exemple. Malheureusement, 2020 a été une année difficile pour Systronic, la pandémie ayant engendré l'une des plus grandes crises sur le marché de l'approvisionnement des composants électroniques. Par ailleurs, certains de ses clients ont gelé ou repoussé leurs commandes.

Alors que la direction de Systronic planifiait déjà d'automatiser certaines parties de sa production avant la crise sanitaire, cette dernière a permis d'accélérer les choses. La PME collabore pour ce faire avec des spécialistes de l'HEPIA dans le cadre du projet SYS-COOS - Industrie 4.0, appliqué au montage de cartes électroniques. L'objectif consiste à livrer à Systronic un site qui comprendra une interface pour les clients et intégrera différentes données liées aux fournisseurs ou au placement des composants à travers un flux de traitement intelligent.

Dans un premier temps, l'équipe de l'HEPIA a mis en place un système d'automatisation de la production d'offres pour ses clients, entraînant une réduction de 80% du travail humain. Par la suite, Systronic pourra peu à peu automatiser d'autres opérations et intégrer des pratiques liées à l'industrie 4.0. Cela lui fera gagner du temps et utiliser plus efficacement les compétences de ses ressources humaines.

Le projet SYS-COOS, qui s'achèvera en automne 2021, permettra à Systronic de rester concurrentielle et de gagner de nouveaux clients, tout en proposant des solutions locales. Il est important d'anticiper le futur grâce à une automatisation intelligente. En conservant cette interface sur mesure pour Systronic, les ingénieur-es de l'HEPIA ont pu de leur côté consolider leurs compétences dans les domaines du web et de l'industrie 4.0. Ils pourront peut-être utiliser leur expérience par la suite pour aider d'autres PME suisses à franchir le pas, souvent énorme et complexe, entre le fichier Excel et l'automatisation de la production.

Contact : Fabien Vannel (Professeur HES ordinaire - fabien.vannel(at)hesge.ch)

La tribologie, c'est la science du frottement des matériaux. Kugler Bimetal s'en est fait une spécialité dans le domaine des pièces en bimétal composées de bronze au plomb et d'acier. Elle a fait appel à une équipe de la Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA), afin de la soutenir dans ses processus d'innovation.

La PME genevoise Kugler Bimetal est active depuis des dizaines d'année dans le domaine de la tribologie, soit la science du frottement des matériaux. Dans les machines industrielles, de nombreuses pièces subissent des frottements continus dont les caractéristiques doivent être maîtrisées. Kugler Bimetal est en particulier spécialiste de la fabrication de pièces en bimétal finies ou semi-finies, composées de bronze au plomb et d'acier. Elles sont traditionnellement obtenues par fonderie, soit au moyen d'une coulée par gravité. Elles sont destinées à des secteurs divers comme la haute technologie, les turbines hydrauliques et éoliennes, les moteurs Diesel à grande puissance, les pompes hydrauliques pour machines de chantier, ou encore tout type de réducteur ou multiplicateur.

Déjà avant la crise sanitaire, Kugler Bimetal souhaitait innover dans deux domaines : tout d'abord dans le remplacement du plomb, hautement toxique, par le bismuth, un élément chimique tout aussi lubrifiant mais moins toxique. Puis dans la modernisation de ses processus de fabrication, en intégrant la déposition additive par laser de bronze gérée de façon numérique. Cette méthode requiert la maîtrise de paramètres thermiques complexes qui peuvent facilement altérer les matériaux. L'entreprise était déjà parvenue à obtenir des résultats satisfaisants dans les deux domaines susmentionnées. Mais elle a fait appel au Laboratoire de propriétés mécaniques des matériaux de l'HEPIA afin de tester les caractéristiques des pièces obtenues dans le cadre de l'appel à projets "Après COVID-19".

En effet, alors que la pandémie avait ralenti l'ensemble de l'économie mondiale, Kugler Bimetal n'aurait pas pu dégager les ressources nécessaires à l'interne pour effectuer une récolte de données scientifiques comprenant de l'imagerie à haute précision, de la métallographie, ainsi que des analyses poussées sur la dureté et les contraintes résiduelles. Les chercheur-es de l'HEPIA possèdent non seulement les ressources et les compétences pour effectuer ce travail, mais également les appareils nécessaires. Ils ont ainsi pu tester les propriétés des pièces de Kugler Bimetal, notamment en termes de fiabilité structurelle et fonctionnelle, ainsi que de résistance aux contraintes ou à l'usure. Le projet, arrivant à son terme à l'automne 2021, a permis non seulement de démontrer que les pièces au bismuth avaient les qualités nécessaires, mais a également permis d'optimiser la production par déposition additive par laser, en réduisant notamment les temps de traitements thermiques. Cette dernière amélioration pourra aussi être utilisée par la PME pour la fabrication des pièces contenant du plomb, encore demandées par de nombreux clients.

Cette collaboration permettra à Kugler Bimetal de gagner du temps et de proposer à ses clients des produits et des procédés de fabrication innovants, qui la placeront de manière optimale sur le marché. Quant à l'équipe du Laboratoire des propriétés mécaniques de matériaux, ce projet lui a permis de valoriser et de renforcer ses compétences. Cette collaboration fructueuse se poursuivra par la suite dans un projet de plus grande envergure.

Contacts :

Une équipe de la Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA) développe un nouveau concept pour la tampographie - un système d'impression par tampon beaucoup utilisé dans l'horlogerie - intégrant la vision, le potentiel et les perspectives de la révolution industrielle 4.0.

Fruit de la collaboration entre la PME schaffhousoise Teca-Print AG, leader dans le domaine de la tampographie, et d'une équipe d'ingénieur-es d'HEPIA spécialistes en microtechnique, le projet "PadPrinting 4.0" souhaite développer un concept intégrant la vision, le potentiel et les perspectives de la révolution industrielle 4.0 aux machines de tampographie.

La tampographie est un système d'impression direct, qui utilise des tampons permettant des motifs de grande précision sur tous types de supports. Initialement développé par l'industrie horlogère, notamment pour l'impression des motifs des cadrans des montres, il est désormais utilisé dans de nombreux secteurs, allant des dispositifs médicaux aux balles de golf.

Le projet PadPrinting 4.0 a permis l'analyse des besoin et de la conception de modules fonctionnels qui vont rendre les machines de tampographie plus "intelligentes". Ces modules sont en mesure de collecter, de transmettre et d'analyser beaucoup d'informations. Ils visent à optimiser par exemple la réduction des temps d'arrêt en production et l'optimisation de la qualité d'impression.

Les modules de PadPrinting 4.0 permettent également de faire un suivi des machines et d'assurer une fluidité en termes de livraison des consommables aux clients, qui comprennent notamment les encres et les tampons. Ils rendent aussi possible la prévention des pannes, ainsi qu'une optimisation des relations entre l'entreprise, ses clients et ses fournisseurs. A terme, ils pourront encore faire émerger de nouveaux services et modèles d'affaires pour Teca-Print AG.

Le projet de faisabilité réalisé par HEPIA sera terminé en automne 2021. Il se conclura par l'intégration de plusieurs modules fonctionnels sur une machine de tampographie de test, qui permettra une collecte de données. Cela vise à former une base permettant à Teca-Print AG de passer à une étape supérieure dans son adaptation au monde de l'industrie 4.0. L'automatisation des processus de production et l'intégration de l'intelligence artificielle dans ses machines pourra lui donner un avantage concurrentiel et soutiendra potentiellement l'accès à de nouveaux marchés.

Quant à l'équipe d'HEPIA, experte en technologie des capteurs et en conception de microsystèmes, ce projet lui permet de développer une méthodologie de soutien pour la transition des entreprises vers l'industrie 4.0. En effet, ce virage se révèle ardu pour certaines PME suisses, qui manquent de moyens et de temps pour l'implémenter.

Contact : Philippe Passeraub (Professer HES associé - philippe.passeraub(at)hesge.ch)

HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d’Ingénierie – HEI

Permettre à un système de détection des conditions de pistes d'aéroport "d'apprendre" à partir de données spécifiques et améliorer les algorithmes d'apprentissage : tel est l'objectif du projet VibroSnow, mené par des ingénieur-es de la HES-SO Valais-Wallis - Haute École d'Ingénierie - HEI, en collaboration avec l'entreprise Boschung, l'un des leaders mondiaux dans le marché du déneigement des aéroports.

Le groupe Boschung, dont le siège est basé à Payerne, est l'un des leaders mondiaux du Surface Condition Management. A côté de véhicules multifonctionnels de déneigement et de dégivrage pour les aéroports et les autoroutes, Boschung développe et produit des solutions de détection des conditions de chaussée, incluant différents capteurs et sondes. Notamment, l'entreprise fournit un système permettant l'évaluation des conditions de pistes suivant les normes de l'Organisation de l'Aviation Civile Internationale, nommé ATLAS.

Ces normes représentent un défi pour les scientifiques, car elles demandent une détection des types de neige, qui varient tant par leur poids que leur consistance (poudreuse, mouillée, dure). Afin d'améliorer le processus de détection des conditions de pistes, en évaluant le type de neige, la HEI s'est associée avec le groupe Boschung pour le projet VibroSnow.

L'objectif du projet consiste à implémenter dans le système un algorithme utilisant les technologies de machine learning. Le système doit être capable de discerner des situations d'après les conditions intrinsèques de la piste, ainsi que les conditions extrinsèques (conditions météorologiques, véhicules roulant sur la piste, avions en phase de décollage ou d'atterrissage, etc.). Selon les différentes configurations possibles - type de revêtement de piste, types de véhicules utilisés, taille des avions, etc. - le système doit être capable d'apprendre et de s'adapter à ces facteurs.

L'approche utilisée pour ce projet est la collecte de nombreuses données pour calibrer les algorithmes. Une partie des données a été mise à disposition par Boschung et une autre obtenue au moyen d'expériences menées sur plusieurs sites pilotes, situés à des endroits présentant un fort potentiel de diversité des conditions, notamment en période hivernale. Un prototype d'algorithme prometteur a déjà pu être mis au point.

Ce projet représente une occasion idéale pour les ingénieur-es de la HEI de tester et d'améliorer leurs compétences dans le domaine du développement d'algorithmes destinés à des systèmes industriels. Ce projet pourrait être poursuivi dans le cadre d'un projet Innosuisse. En ce qui concerne le groupe Boschung, ce projet lui permet de parfaire son positionnement par rapport à ses concurrents pour les solutions de détection et de sécurité aéroportuaires.

Contact : Pierre-André Mudry (Professeur HES ordinaire - pierre-andre.mudry(at)hevs.ch)

Suite aux attaques terroristes de ces dernières années, les collectivités recherchent des poubelles capables de résister aux explosions. Spécialiste en mobilier urbain, la PME valaisanne Symerline souhaite développer un modèle made in Switzerland. Elle collabore pour cela avec des spécialistes de la HES-SO Valais-Wallis - Haute École d'Ingénierie - HEI.

Suite aux attaques terroristes qui ont ciblé les villes européennes ces dernuères années, les collectivités publiques recherchent de plus en plus des moyens de protéger les populations, notamment avec du mobilier urbain adapté. Les poubelles capables de résister à des explosions en font partie. Des modèles existent notamment aux États-Unis ou en Grande-Bretagne, mais pas en Suisse. C'est pour pallier ce manque que la PME Symerline, spécialiste en mobilier urbain à haute valeur ajoutée, a décidé de développer une poubelle anti-terroriste.

Basée à Uvrier, non loin de Sion, Symerline collabore avec l'Institut Systèmes industriels de la HES-SO Valais-Wallis - HEI, afin de concevoir un démonstrateur de conteneur capable de résister à une explosion terroriste. Pour répondre aux normes en vigueur autorisant la dénomination Blast Resistant Trash Receptacle (poubelle capable de résister à une explosion), le conteneur doit être capable de résister à une explosion équivalente à une charge de 0,45kg de TNT. Le projet a été nommé Panter - Poubelle Anti-Terroriste.

Les ingénieur-es de la HEI, spécialistes en mécanique et matériaux, ont analysé et modélisé, grâce au logiciel d'analyse d'éléments finis Ansys, la dynamique de l'explosion d'un conteneur. Ils ont ensuite procédé à des tests grandeur nature sur des poubelles standards, sous l'égide de la Société suisse des explosifs. Ces expériences ont été filmées à l'aide d'une caméra à très haute vitesse. Elles leur ont permis en retour d'affiner encore leur modèle grâce aux données récoltées sur la propagation de l'explosion et le déplacement des débris dans l'air, de même que son interaction avec la structure, la plastification de la matière, le comportement des soudures ou encore les propriétés des matériaux à haute vitesse de déformation. Toutes ces variables ont dû être maîtrisées afin d'obtenir une bonne corrélation entre la simulation et la réalité.

Les défis du projet Panter ont notamment réside dans le fait qu'une poubelle est un objet de mobilier urbain courant, qui doit être manipulable facilement par les services de voirie, donc relativement léger, et s'intégrer dans une esthétique urbaine. Il n'est donc pas possible d'utiliser simplement des parois d'acier de forte épaisseur, très résistant mais extrêmement lourd et encombrant.

Dans ce contexte, les chercheur-es de la HEI se sont orientés vers une conception permettant d'absorber l'énergie dissipée horizontalement et orientant l'excédent de la déflagration vers le haut, préservant ainsi les badauds. D'ici quelques semaines, ils pourront transmettre à la fois leur outil de simulation, ainsi que les résultats, à Symerline, qui pourra de son côté affiner encore le design de la poubelle grâce à son expertise. Le projet Panter lui aura permis de gagner du temps et des ressources précieuses en cette période critique de pandémie. Quant aux spécialistes de la HEI, ils pourront certainement utiliser leur outil de simulation pour d'autres projets futurs. Le secteur des explosifs en Suisse, largement basé sur l'expérience empirique, a déjà manifesté son intérêt. Il est en effet peu doté en outils scientifiques de simulation.

Contact : Gabriel Paciotti (Professeur HES associé - gabriel.paciotti(at)hevs.ch)

Certains secteurs industriels souhaitent utiliser les technologies de l'impression 3D pour des produits commerciaux. Cela exige le développement de nouveaux procédés de contrôle de qualité. Dans ce contexte, des spécialistes en matériaux de la HES-SO Valais-Wallis - HEI testent un capteur capable de réaliser les contrôles directement durant l'impression.

L'intérêt pour la technologie de l'impression 3D s'étend désormais au-delà du prototypage et de la personnalisation, avec de nombreuses applications dans l'aéronautique, le medtech, l'automobile, l'horlogerie ou l'industrie des machines. Si l'impression 3D ne va pas remplacer l'usinage ou l'injection en ce qui concerne la production de masse, ses atouts se révèlent intéressants pour des productions personnalisées ou allant jusqu'à 1'000 pièces. Les secteurs susmentionnés souhaitent profiter de la liberté de géométrie et de la réduction du "time to market" permis pour la fabrication additive. Leur but est donc d'intégrer des composants produits par cette technologie à des produits commerciaux. Mais, comme dans le cas des méthodes de fabrication traditionnelles, cela requiert que les pièces respectent les normes de qualité. Car, malgré la grande précision du procédé, les pièces fabriquées par impression 3D sont susceptibles de contenir des défauts, comme de la porosité ou des fissures. Cela peut se produire notamment lorsque les paramètres d'impression ne sont pas adaptés au matériau ou à la géométrie de la pièce.

La présence de défaut doit donc être détectée, de même que les propriétés comparées à une norme permettant l'acceptation ou le rejet de la pièce. Cela est permis grâce à l'application de contrôles non-invasifs et structurés selon des normes, appelées "contrôles non-destructifs normalisés". Jusqu'à présent, dans le cas de la fabrication additive, les contrôles non-destructifs étaient habituellement réalisés après l'impression de la pièce. Ce contrôle post production rallonge le processus et génère des coûts inutiles pour la finition ou l'éventuelle élimination de pièces défectueuses. Le délai entre l'impression et le contrôle ne permet pas de corriger immédiatement les éventuelles dérives du procédé liées, par exemple, à une variation de la qualité entre les lots de poudres, au dysfonctionnement d'une imprimante ou simplement à l'impression d'une géométrie différente. Ce manque de réactivité désavantage les producteurs qui souhaitent précisément profiter de la flexibilité de l'impression 3D.

C'est pour remédier à ces problèmes que la spin-off AMiquam, basée à Gland, a développé un capteur innovant capable de réaliser les contrôles requis par les normes directement durant le processus d'impression. Alors que son capteur se trouve dans la dernière étape avant sa mise sur le marché, elle collabore avec l'Institut Systèmes industriels de la HES-SO Valais-Wallis - HEI dans le cadre du projet SenSLM, pour une ultime phase de tests. Les chercheur-es vérifient ainsi que le capteur ait correctement détecté les défauts d'une pièce ou n'en ait pas omis. Cette collaboration permet à AMiquam de bénéficier des machines, ainsi que des compétences pointues en matériaux de l'équipe de recherche. De son côté, cette dernière dispose d'un outil de contrôle inédit, grâce auquel elle peut tester des assemblages de matériaux innovants.

Contact : Samuel Rey-Mermet (Professeur HES associé - samuel.rey-mermet(at)hevs.ch)

L'entreprise Studer Innotec a développé un chargeur - onduleur solaire de nouvelle génération, qui combine plusieurs appareils en un. Afin de s'assurer qu'il corresponde aux dernières normes en vigueur, elle collabore avec le Laboratoire Industrial Electronics et Drives de la HES-SO Valais-Wallis - Haute École d'Ingénierie - HEI.

La PME valaisanne Studer Innotec est spécialisée dans les convertisseurs de batterie destinés à alimenter des réseaux isolés. Elle équipe notamment des alpages, des bateaux ou encore des hôpitaux de brousse. Suite à un développement intensif, elle a mis au point un nouveau convertisseur onduleur - chargeur de batterie, qui réunit quatre appareils séparés jusqu'ici. Baptisé "next3", ce modèle triphasé de 15 kW permettra d'interfacer deux installations solaires photovoltaïques, une batterie basse tension, ainsi qu'un réseau de distribution basse tension, isolé ou non du réseau principal, avec un seul équipement.

L'essor des énergies renouvelables a entraîné une croissance du nombre de producteurs isolés connectés au réseau principal. Pour des raisons de sécurité et de stabilité du réseau, il est nécessaire que ces convertisseurs adoptent de nouvelles normes pour le raccordement des Installations de Production Décentralisées (IPD). Alors que ces normes étaient d'abord exigées en Allemagne - le pays le plus avancé en la matière - elles le sont maintenant dans le reste de l'Union européenne. Elles exigent notamment de tester les équipements avant leur mise sur le marché selon des scénarios simulant diverses perturbations pouvant apparaître sur le réseau. On peut citer par exemple la détection d’îlotage, qui exige que les IDP se déclenchent automatiquement lorsque le réseau principal n'est plus alimenté. Cela garantit notamment la sécurité des professionnel-le-s qui interviennent sur le réseau. Les fonctions de support au réseau, tels que la résistance aux variations de fréquence, le passage aux creux de tension ou encore la stabilisation de la tension par contrôle de puissance réactive, doivent également être vérifiés.

Ces tests nécessitent des équipements pointus et coûteux, difficiles à acquérir pour une PME. C'est pourquoi Studer Innotec collabore avec le Laboratoire Industrial Electronics and Drives de la HEI, spécialisé dans le développement de convertisseurs et d’entraînements électriques. Ce dernier dispose du matériel et des compétences pour tester ses propres innovations, ainsi que celles de ses partenaires industriels. Le laboratoire est en particulier équipé d'un simulateur de réseau triphasé, avec lequel toutes sortes de perturbations peuvent être générées.

Dans le cadre du projet "NEXT - Test des fonctions avancées pour l'intégration au réseau et du rendement d'un nouveau chargeur - onduleur solaire triphasé", l'équipe de la HEI a mis en place un banc d'essai dédié au "next3" et a configuré ses équipements afin de simuler les scénarios complexes d'essais définis par les nouvelles normes pour les IPD. Les résultats des premiers essais ont permis aux ingénieur-es de Studer Innotec de valider ou d'améliorer les fonctions de soutien au réseau. Des essais complémentaires électromagnétiques viendront compléter ces résultats. Le précieux temps gagné permettra à la PME de se positionner rapidement sur ce marché exigeant et concurrentiel. Elle pourra ainsi non seulement vendre ses produits en Europe, mais aussi garantir à ses clients que ses appareils correspondent aux dernières normes en vigueur. Ce qui n'est pas forcément le cas de convertisseurs bons marchés.

De son côté, le Laboratoire Industrial Electronics and Drives a pu, avec NEXT, saisir l'opportunité d'expérimenter l'implémentation des futures normes pour le teste des convertisseurs destinés aux IPD. Cela lui permet de se positionner à la pointe dans ce domaine. L'implémentation de ces nouvelles normes est en effet cruciale pour le déploiement des énergies renouvelables à large échelle.

Contact : Dominique Roggo (Professeur HES associé - dominique.roggo(at)hevs.ch)

Un système qui permettrait à tout moment d'anticiper des défaillances ou des pannes des hauts-parleurs ? C'est ce qu'aspire à développer la PME valaisanne Stenheim, qui produite des enceintes haut de gamme qu'elle vend dans le monde entier. Elle collabore pour cela avec une équipe de la HES-SO Valais-Wallis - Haute École d'Ingénierie - HEI.

C'est en quelque sorte de la maintenance prédictive. Un système, composé d'une carte d'acquisition et d'un mini-ordinateur, capable de mesurer l'impédance d'une enceinte acoustique et qui donnerait l'alerte dès qu'il détecterait une anomalie nécessitant une intervention d'un-e ingénieur-e spécialisé-e. Ce service après-vente augmenté assurerait une qualité optimale permanente aux clients de Stenheim, une PME basée à Ardon (VS), qui vend ses hauts-parleurs de luxe composés d'aluminium dans le monde entier. Un marché de niche exclusif, dans lequel le service après-vente permet de se démarquer de la concurrence.

Ce système de maintenance prédictive, complexe à implémenter, est actuellement développé en partie par une équipe de la HEI, dans le cadre du projet IDITO. Dans un premier temps, une carte d'acquisition a été mise au point. Elle permet de mesurer les tensions et courants typiques d'une enceinte acoustique. La carte est pilotée par un circuit numérique programmable de type FPGA qui permet la mesure simultanée de quatre canaux aux fréquences d'échantillonnage de l'audio. A son tour, ce circuit transmettra les informations (calcul des impédances, détermination des paramètres statistiques, etc.) à un ordinateur qui analysera les données au moyen d'algorithmes.

Les principaux défis de cette étude de faisabilité résident dans la complexité et la variété des sons à analyser, mais aussi dans l'insertion de ce dispositif dans le haut-parleur, ainsi que dans la protection des données du client. L'équipe de recherche valaisanne parviendra à proposer un premier prototype de carte d'acquisition et d'ordinateur à Stenheim à l'automne 2021. Mais des étapes de recherche supplémentaires seront encore nécessaires pour la mise sur le marché de cette technologie.

Contact : François Corthay (Professeur HES associé - francois.corthay(at)hevs.ch)

Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud - HEIG-VD

Des ingénieurs·es de la Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud - HEIG-VD développent des solutions pour la retransmission de grands événements en live en collaboration avec la PME neuchâteloise NuLink. Leur objectif est d'utiliser moins de bandes de fréquences et d'augmenter le matériel sans fil pour remplacer la câble et de limiter le personnel technique présent sur place, afin de diminuer les coûts.

L'industrie du broadcast est en cours de digitalisation, avec de plus en plus d'équipements sans fil déployés pour la production de contenu audio-visuel en live.

Ces équipements permettent une plus grande mobilité, ouvrent des opportunités pour la création de nouveaux types de contenus et participent à la réduction des coûts d'exploitation. Mails ils sont complexes et utilisent beaucoup de bandes de fréquences spécifiques, appelées PMSE (Programme Making and Special Events). A titre d'exemple, chaque caméra sans fil autour d'un terrain de football nécessite plusieurs fréquences en plus de celle pour l'image. L'ensemble d'un méga-événement, comme les Jeux Olympiques, en nécessite plusieurs milliers. Or, depuis quelques années, le spectre pour les PMSE devient de moins en moins disponible.

Développer des technologies de retransmission utilisant moins de fréquences représente donc un enjeu de taille pour l'avenir de l'industrie du broadcast. Cette dernière a, de plus, fortement été impactée par la pandémie du Covid-19 en raison de toutes les annulations d'événements liés aux mesures de confinement. Il est donc essentiel pour les entreprises actives dans ce secteur, comme la PME NuLink à Neuchâtel, d'innover afin de rester concurrentielles. C'est pourquoi cette dernière collabore avec des ingénieur-es de la HEIG-VD pour développer de nouvelles technologies permettant de retransmettre les grands événements live avec moins de fréquences.

La solution sur laquelle travaille la HEIG-VD est basée sur le déploiement de réseaux privés 5G couvrant les bandes PMSE mise à disposition suivant les pays en les configurant avec des systèmes SDR (Software Defined Radio). Il s'agit en quelque sorte d'adapter les technologies utilisées par les téléphones mobiles à la retransmission d'événements live. Cela permettrait à toutes les caméras d'un événement d'utiliser la même fréquence. Et cela rendrait possible également de travailler sans fil avec des gains en termes de coût, de personnel et de temps d'installation, comparé à une installation câblée de plusieurs kilomètres.

Actuellement en phase de validation, ce projet pourrait se voir concrétiser d'ici la fin d'année et, pourquoi pas, être utilisé à grande échelle pour les prochains Jeux Olympiques.

Contact : Romuald Mosqueron (Professeur HES associé - romuald.mosqueron(at)heig-vd.ch)

Une équipe de la Haute École d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud - HEIG-VD recherche le procédé parfait pour réaliser des assemblages permanents de cuivre de titane de cuivre et d'acier. Son objectif : joindre les deux métaux sans les altérer, ni les déformer, au moyen de la technologie de diffusion solide sous vide.

Les produits bimétalliques sont utilisés dans de nombreux domaines comme le luxe ou la microtechnique. Mais assembler des métaux différents de manière fiable, propre et avec une interface de contact quasi parfaite n'est pas simple. Loin de l'image de l'artisan qui chauffe les métaux au chalumeau pour les déformer, les fondre et les souder, le procédé développé dans les laboratoires de la HEIG-VD permet l'assemblage permanent des pièces tout en restant dans leur état solide. Une précision dimensionnelle en-dessous du dixième de millimètre est possible, sans modifier les métaux de base. Cela s'appelle la diffusion à l'état solide, qui se réalise dans un four de traitement thermique sous vide.

Cette technologie complexe, réservée à la production de systèmes à haute valeur ajoutée, présente de nombreux avantages : interface nette, absence de porosités et de crevasses de brasures, possibilités de lier les matériaux réfractaires ou encore jonction permanente entre des métaux très différents.

Dans le cadre de l'appel à projets "Après Covid-19", les ingénieurs de la HEIG-VD collaborent avec PX Group, une PME basée à la Chaux-de-Fonds active dans le domaine des métaux spéciaux. Leur objectif consiste à tester des processus d'assemblage de cuivre et de titane, ainsi que de cuivre et d'acier. Les recherches consistent non seulement à maitriser des procédés de diffusion à l'état solide les plus efficaces, mais aussi à adapter les outils de fabrication, et enfin à contrôler la résistance mécanique et chimie de l'assemblage obtenu. Les premiers résultats seront présentés d'ici à l'automne 2021.

Les assemblages choisis sont particulièrement intéressants pour des développements ultérieurs dans le domaine du luxe, car ils possèdent des propriétés similaires à certains systèmes bimétalliques précieux. PX Group, qui fournit notamment l'industrie horlogère, a été affecté par la crise sanitaire. Innover dans le domaine des assemblages de métaux spéciaux lui permettra de propose de nouveaux produits correspondants aux attentes de ses clients.

Contact : Randoald Müller (Professeur HES associé - randoald.muller(at)heig-vd.ch)

Une équipe de la Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud - HEIG-VD souhaite développer un contrôleur de mémoire GDDR6 intégré dans un circuit composé de cellules programmables. L'objectif consiste à optimiser les transferts de mémoire pour des applications de traitement massif de données à haut débit, typiquement utilisées dans la recherche en physique des particules.

Les mémoires GDDR6 sont des dispositifs de stockage de données à haute performance développés récemment. Elles permettent d'améliorer les capacités des systèmes d'acquisition en doublant la bande passante au niveau de la mémoire par rapport aux solutions précédentes. Une innovation bienvenue, car les mémoires actuelles constituent souvent les goulots d'étranglement de ces systèmes.

Le souci, c'est qu'il n'existe actuellement pas de contrôleur disponible pour une mise en oeuvre des mémoires de type GDDR6 dans les circuits intégrés ou FPGA - Field Programmable Gate Arrays. Et celui-ci s'avère nécessaire pour mettre en oeuvre des systèmes d'acquisition répondant à des contraintes de débit élevées, par exemple dans le domaine de la recherche en physique. Les accélérateurs de particules du CERN nécessitent en particulier une capacité de traitement de données ultra rapide, afin de pouvoir agir le plus vite possible en fonction de l'état du système et des photons. Ils doivent pouvoir stocker toutes les données recueillies pour analyser le système à posteriori.

Le projet GDDR6 IP Core vise donc à développer ce contrôleur, en partenariat avec la PME IOxOS, basée à Gland (VD). Cette dernière est spécialisée dans les cartes électroniques destinées aux domaines de la recherche en physique, en aérospatial ou de l'énergie. Elle souhaite intégrer ce contrôleur de mémoire dans ses produits d'ici 2022, afin d'améliorer leurs performances.

En attendant, les chercheur-es de la HEIG-VD ont déjà développé un prototype de contrôleur de mémoire GDDR6, une opération délicate qui nécessite passablement de calibrage. Ils sont actuellement en train de vérifier leurs résultats grâce à une méthodologie de vérification dernier cri appelée UVVM (Universal VHDL Verification Methodology). Il s'agit aussi, pour cette équipe spécialisée dans l'accélération du traitement de données,  de tester cette méthodologie afin de gagner en compétences et en expérience.

Contact : Yann Thoma (Professeur HES ordinaire - yann.thoma(at)heig-vd.ch)

Au Tour de France, à Roland-Garros ou aux Jeux Olympiques, on voit des caméras sans fil sur des motos ou suspendues à des câbles. Un important dispositif technologique est ensuite nécessaire pour obtenir une qualité d'image irréprochable, qui comporte des algorithmes spécifiques. Ce sont précisément ces derniers qu'une équipe de la Haute Ecolde d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud - HEIG-VD développe en collaboration avec la PME Livetools Technology.

Lorsque l'on parle de transmission sans fil, une des premières choses qui vient à l'esprit concerne les problèmes de fiabilité de la liaison. Tout le monde a déjà été confronté à une station radio qui grésille, ou à une image vidéo qui se fige. Les éléments pouvant perturber une transmission radio sont multiples. Il peut s'agir d'obstacles physiques, d'interférences avec d'autres systèmes de transmission (WiFi, 5G, etc.) ou encore de conditions météo.

Une des méthodes les plus efficaces pour améliorer les performances et la fiabilité en présence d'obstacles et de réflexions multiples consiste à utiliser plusieurs antennes de transmission et de réception. Ces systèmes sont connus sous le nom de MIMO (multiple in, multiple out) et ils exsitent depuis plusieurs années. Néanmoins, afin de profiter pleinement des avantages des transmissions MIMO, des algorithmes spécifiques de traitement de signal doivent être implémentés.

Le projet VideoAnyWhere (VAWe), mené par des ingénieur-es de la HEIG-VD en collaboration avec la PME vaudoise Livetools Technology, développe précisément une nouvelle technologie de transmission pour l'intégrer dans des systèmes sans fil. Celle-ci augmente la stabilité et la performance de transmission et ajoute une communication "full duplex". Cela se traduit, en pratique, par la possibilité de transmettre un flux audio et vidéo à haut débit dans un sens, ainsi qu'un canal de retour dans l'aute sens. Ce dernier permet au technicien du centre de transmission de contrôler les caméras sur le terrain avec une robustesse accrue.

Spécialisée dans les technologies de transmission haut de gamme destinées aux grands événements sportifs ou culturels, Livetools Technology a été impactée par les annulations massives dues à la crise sanitaire. La nouvelle technologie développée par la HEIG-VD lui permettra  de se positionner idéalement sur ce marché, actuellement en phase de redémarrage.

Contact : Alberto Dassatti (Professeur HES ordinaire - alberto.dassatti(at)heig-vd.ch)

Les générateurs d'impulsions électriques répétitives à haute tension permettent d'extraire du matériel de cellules, d'y créer des pores ou de les détruire. Ils possèdent des applications dans de nombreux domaines, mais les systèmes d'alimentation requis pour leur exploitation à l'échelle industrielle n'existent pas actuellement sur le marché. Une équie de la Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud - HEIG-VD travaille à leur développement.

Après de longues années de recherche, les procédés de traitement au champ électrique pulsé arrivent aujourd'hui à maturité. Ils sont utilisés dans de nombreux domaines, comme la médecine et l'oncologie (cancer de la peau, du foie, du pancréas, etc.), la biologie (thérapie génique, chocs thermiques sur protéines, etc.), l'alimentation (décontamination, etc.) ainsi que la dépollution.

Pour fonctionner et être produits à l'échelle industrielle, les générateurs d'impulsions électriques répétitives à haute tension doivent être intégrés à une alimentation électrique de puissance pulsée à haute tension. En effet, ils doivent être capables de générer des impulsions électriques allant jusqu'à plusieurs dizaines de kilovolts chaque milliseconde. Or, un tel système d'alimentation n'existe actuellement pas sur le marché.

C'est pour le développer qu'une équipe  de la HEIG-VD collabore avec l'entreprise fribourgeoise montena SA, spécialisée dans les systèmes électromagnétiques. Cette innovation lui permettrait de bien se positionner sur le marché en pleine expansion des générateurs d'impulsions répétitives. Sa réalisation représente toutefois des défis liés à la combinaison haute tension - haute puissance, au fonctionnement  d'un régime impulsionnel rapide, ainsi qu'au rendement.

À l'automne 2021, la HEIG-VD sera en mesure d'intégrer un prototype fonctionnel de système d'alimentation aux générateurs d'impulsions répétitives de montena SA, pour une tension de plusieurs dizaines de kilovolts. Des prototypes allant jusqu'au niveau de tension requis par le marché nécessiteront toutefois des étapes de recherches supplémentaires.

Contact : Mauro Carpita (Professeur HES ordinaire- mauro.carpita(at)heig-vd.ch)

Comment proposer aux visiteurs des plateformes Internet des musées une expérience qui attise la curiosité, ainsi qu'une découverte à la fois émotionnelle et intellectuelle des contenus ? Le projet V-MUSEUM, mené par l'Institut d'Ingénierie des Médias de la Haute École d'Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud - HEIG-VD, a développé un système permettant de valoriser les trésors muséaux virtuellement sans mobiliser beaucoup de ressources.

Valoriser les collections sur l'espace infini de la Toile, c'est la volonté de bien des curateurs. Elle s'est évidemment révélée encore plus forte durant la pandémie. Mais elle s'avère rapidement compliquée à mettre en œuvre, faute de moyens ou de stratégie efficace. De plus, la reproduction des objets muséaux sur un écran, souvent plus petits qu'une carte postale, tend à démobiliser les sens et à réduire l'intérêt des visiteurs. Et ce, dans un contexte où la compétition pour capturer les attentions fait rage. Comment, dès lors, concevoir une expérience numérique qui profite des avantages de l'espace et des usages caractéristiques du Web ? Comment développer de nouvelles formes du curiosité pour des contenus lissés, aplatis par l'écran ? Comment créer un algorithme de curiosité générique et personnalisé en même temps ?

Le projet V-MUSEUM, fruit d'une collaboration entre l'Institut Ingénierie des Médias de la HEIG-VD et la Maison d'Ailleurs à Yverdon-les-Bains, tente de répondre à ces questions. L'Institut développe un modèle d'expériences muséales Web interactives permettant aux musées de petite et moyenne taille de valoriser leurs collections permanentes sur Internet. Basé sur l'intelligence artificielle, il propose un accompagnement minimal du visiteur virtuel, en lui laissant la liberté de cheminer à travers les œuvres selon l'itinéraire de son choix. Il peut faire défiler des objets, puis en sélectionner quelques-uns. A chaque fois, une série de liens lui sont proposés, juste en quantité suffisante pour attiser sa curiosité. Cette manière agile et personnalisée de circuler dans les collections ne requiert, de plus, pas beaucoup de ressources : un point très important dans le secteur culture.

L'équipe du projet V-MUSEUM de la HEIG-VD, spécialise en interaction Homme-Machine, a collaboré étroitement avec la Maison d'Ailleurs, un musée dédié à la culture populaire à Yverdon-les-Bains. Ce dernier possède une collection unique au monde de magazines pulps, des publications peu coûteuses très en vogue aux États-Unis dans la première moitié du XXe siècle, dont il souhaite valoriser les illustrations grâce à l'outil développé par la HEIG-VD. L'objectif des concepteurs de ce dernier est qu'il puisse par la suite s'adapter aux collections d'autres musées ou instituts culturels dans différents domaines, en leur permettant de développer des scénarios virtuels à même de capter l'attention de leurs visiteurs.

Contact : Laurent Bolli (Professeur HES associé - laurent.bolli(at)heig-vd.ch)

Les habillages en métaux précieux destinés à décorer des montres de luxe sont basés sur des supports actuellement réalisés par de nombreuses opérations faisant appel à des savoir-faire très différents. La préparation de ces supports en 3D permet de gagner du temps en réduisant les étapes intermédiaires, tout en augmentant la complexité des motifs et la reproductibilité pour de petites séries.

Les habillages en métaux précieux permettent la création de montres haute de gamme ultra-personnalisées. Il s'agit de fils d'or 24 karats - ou d'un autre métal précieux - qui semblent brodés à la surface du cadran. L'entreprise Wire Art, basée à Sainte-Croix dans le Jura vaudois, est la seule en Suisse à maîtriser ces techniques, dites de wire bonding, pour l'habillage en métaux précieux. Impactée comme tout le secteur horloger par la crise sanitaire, elle a fait appel à des chercheur-es de la Haute École d'Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud - HEIG-VD pour aider à améliorer ses processus de production dans le cadre de l'appel à projets "Après COVID-19".

Dans ce cadre, une équipe d'AddiPole, un pôle de la HEIG-VD spécialisé notamment dans l'impression 3D métallique de haute précision, développe un processus qui permettra d'imprimer en 3D les supports nécessaires à la réalisation des décorations en métaux précieux. En effet, la réalisation de ces support prend énormément de temps et comporte toujours des imprécisions. Des points de soudure mieux positionnés posent moins de problèmes lors de la phase de soudage, où l’artisan corrige habituellement les défauts potentiels d'un support à l'autre. Ces derniers se répercutent ainsi aux étapes suivantes de la fabrication et impactent, au final, la qualité du produit.

Imprimer les supports en 3D fait en sorte d'obtenir une taille, une qualité et une uniformité idéales, permettant au maître décorateur d'augmenter la complexité des motifs et de se situer au plus proche des souhaits des clients. Cela entraîne aussi l'amélioration de la reproductibilité de petites séries. Au final, l'impression 3D des supports apporte un gain de temps de passage estimé entre 50% et 80%. L'artisan peut ainsi consacrer davantage de temps à la création des motifs, mais surtout proposer des délais de production moins longs aux clients. Car dans le domaine de la haute horlogerie de luxe, il arrive souvent que les délais de production soient de deux mois ou plus.

Réduire les délais de production devrait permettre d’accroître sensiblement les marges de Wire Art. Quant au prix du support, qui compte parfois jusqu'à 50% du coût du produit final, il pourrait dans ce cas être divisé par deux. Des économies qui représentent un atout de taille pour une entreprise comme Wire Art durant la crise sanitaire. La PME espère aussi proposer à ses clients de nouvelles esthétiques originales grâce à l'impression 3D. Du côté de l'équipe de la HEIG-VD, qui a déjà développé un prototype de module d'impression et compte parvenir au produit final d'ici l'automne, cette collaboration a permis d'acquérir de nouvelles compétences qui pourront intéresser l'industrie du luxe en général.

Contact : Sylvain Hugon (Professeur HES associé - sylvain.hugon(at)heig-vd.ch)

La startup Tyxit collabore avec des chercheur-es de la Haute École d’Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud - HEIG-VD pour développer un module de communication permettant le streaming multicanal à faible latence pour le secteur audio professionnel. Leur innovation a l'ambition d'être moins coûteuse que ce qui existe actuellement sur le marché.

Lors d'un événement live, l'installation d'une scène prend du temps. Une bonne partie de ce dernier est consacrée au déroulement des bobines de câbles et des précautions pour que les musiciens ne s'y prennent pas les pieds. Réalisé par des professionnel-les, ce travail est d'autant plus coûteux que les câbles ont une durée de vie courte et qu'ils doivent être régulièrement remplacés. Cette problématique est particulièrement aigüe pour des événements éphémères. A l'ère de l'expansion des technologies sans fil, le milieu de la musique souhaite se mettre à la page. Les solutions actuellement disponibles sur le marché sont soit bon marché, mais de faible qualité et non-prévues pour l'audio, soit d'excellente qualité, mais trop chères. De plus, elles ne parviennent à supprimer qu'une partie des câbles présents sur scène.

C'est dans ce contexte que la startup vaudoise Tyxit a vu le jour. Active dans le développement de technologies audio sans fil, elle se démarque notamment par des systèmes multi-émetteurs/multi-récepteurs avec mixage audio intégré, à très faible latence. Cette dernière représente le temps nécessaire pour que des données effectuent l'aller-retour entre un émetteur et un destinataire, un point particulièrement crucial pour les concerts live. Dans un premier temps, Tyxit a développé un produit à destination des groupes de musique amateurs et semi-professionnels. Il supprime tous les câbles sur une petite scène de concert et offre une simplicité d'installation à toute épreuve. Mis en prévente sur une plateforme de financement participatif en juin 2020, il a rapidement trouvé des clients, malgré la situation critique du milieu culturel en pleine pandémie.

Forte de cette réussite, la startup a souhaité se diversifier en développant une solution à destination des acteurs du monde audio professionnel, qui comprennent autant les musiciens que les organisateurs de concerts. Elle collabore pour cela avec une équipe de la HEIG-VD spécialisée dans le traitement du signal audio et la communication sans fil dans le cadre d'un projet baptisé LLA - Low Latency Audio Module. L'objectif consiste à développer un module électronique facilement intégrable dans le produit de Tyxit, mais qui permettra de répondre aux exigences de qualité des professionnels, notamment en termes de nombre de canaux audio, de latence, de qualité et de coût.

Développer un tel système a représenté un défi pour les ingénieur-es, car il nécessite de nombreux réglages et essais, notamment pour diminuer le temps de latence. Pour tester et valider leurs développements, les chercheur-es ont placé les appareils sur un train électrique. Ce dispositif peu onéreux et facilement disponible leur a permis d'analyser l'évolution des caractéristiques de transmission en fonction de la distance.

Le démonstrateur issu du projet LLAM, actuellement fonctionnel, nécessite encore plusieurs étapes de développement du côté de Tyxit avant sa mise sur le marché. Mais, en cette période particulièrement critique pour la startup, affectée lors de son lancement par la crise sanitaire, la collaboration avec la HEIG-VD aura permis de gagner un temps et des ressources précieuses. Quant aux chercheur-es, ils et elles racontent avoir besoin de se confronter au terrain pour nourrir leurs compétences et leur expérience. Certains savoirs acquis durant leur travail sur le module Tyxit pourront leur servir au développement de systèmes similaires pour d'autres secteurs nécessitant des technologies sans fil.

Contact : Cédric Bornand (Professeur HES associé - cedric.bornand(at)heig-vd.ch)

Développer des pavés et dalles en béton comprenant un pourcentage plus élevé de granulats recyclés localement, ainsi que des substituts de sable et de ciment plus écologiques : c'est le pari du projet PAVE RC-C, mené par l'Institut d'Ingénierie du territoire de la Haute École d'Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud - HEIG-VD conjointement avec l'entreprise Cornaz.

A l'heure actuelle, les bétons recyclés proposés sur le marché ne contiennent qu'un certain pourcentage de granulats recyclés, souvent faible. Les autres matériaux - soit le reste du granulat, le sable et ciment - sont non seulement neufs, mais ils ne sont pas toujours disponibles localement. Les impacts écologiques d'un transport maritime ou routier sont évidemment conséquents. Cette situation a amené l'entreprise Cornaz, basée à Allaman et spécialiste notamment en dallages et pavages, à vouloir développer une nouvelle gamme de produits éco-responsables, qui prend en compte tout le cycle de vie du produit. La pandémie a de son côté également fait ressentir le besoin de développer des solutions autonomes et de proximité. Dans cet objectif, Cornaz a ainsi entamé une collaboration avec une équipe de Institut d'Ingénierie du territoire de la HEIG-VD.

Le but de ce projet, baptisé PAVE-RC-C, a dans un premier temps été de tester différents pourcentages de granulats issus des déchets de production de Cornaz dans un souci d'économie circulaire. D'autres essais ont ensuite été menés pour substituer le sable et le ciment avec des déchets alternatifs locaux. Cela a impliqué un examen approfondi des déchets disponibles, en mesurant notamment leur hydraulicité, le risque de polluer les sols et les eaux, ainsi que leur éventuelle toxicité.

Afin de quantifier la réduction de l'impact environnemental d'un tel processus, une Analyse du Cycle de Vie (ACV) a aussi été menée dans le cadre de ce projet. Celle-ci, au travers d'un tableau modifiable en fonction des proportions et de la nature des matières premières utilisées, permet de se rendre compte de la variation des externalités négatives des différents flux, de la confection du produit à sa fin de vie. Pour ne pas se focaliser uniquement sur l'aspect du réchauffement climatique au travers des émissions de CO2, les indicateurs environnementaux relatifs à l'impact sur les écosystèmes, la santé humaine et les ressources fossiles ont également été pris en compte.

Parmi les pistes analysée, il y a eu le remplacement du sable par de la poudre de verre recyclée et du ciment par un mélange de cendres. Les différentes formules testées pour la fabrication des dalles et pavés ont été analysées par les chercheur-es de la HEIG-VD, non seulement au niveau de leur impact écologique tout au long de leur cycle de vie, mais également pour leurs capacités de résistances mécanique, d'absorption d'eau ou d'altération esthétique. Car dans le domaine de la construction comme ailleurs, il existe de nombreuses normes suisses et européennes auxquelles les produits doivent se conformer.

Cornaz a lancé actuellement une phase de production pilote d'une nouvelle gamme de dalles et pavés avec des matériaux recyclés et de substitution. Ces produits, qui nécessitent encore des phases de tests avant d'être mis sur le marché, lui permettront de proposer une gamme plus écologique et de favoriser un système d'économie circulaire. Du côté de la HEIG-VD, les pistes suivies dans ce projet pour des alternatives locales au ciment et au sable dans le béton pourraient être approfondies par la suite, également pour des bétons destinés à d'autres usages.

Contact : Dominique Bollinger (Maître d'enseignement - dominique.bollinger(at)heig-vd.ch)