À l'aide de la technologie laser, les scientifiques de l'Empa ont optimisé une technique pour souder l'électronique des stimulateurs cardiaques et défibrillateurs implantables dans un boîtier en titane. La société de technologie médicale Medtronic utilise désormais cette méthode dans le monde entier pour produire ces appareils.

A Tolochenaz (canton de Vaud), la société américaine de technologie médicale Medtronic produit un stimulateur cardiaque sur cinq disponibles sur le marché mondial et un défibrillateur sur quatre. L'électronique de ces dispositifs implantables est logée dans des boîtiers en titane, qui jusqu'à présent ont été soudés hermétiquement avec un laser flash à l'état solide. Cependant, les lasers demandent beaucoup d'entretien et sont souvent la source d'irrégularités. De plus, ils nécessitent un refroidissement par eau et prennent beaucoup de place.

Un nouveau type de laser lancé en 2015 par la société américaine IPG Photonics est venu à la rescousse :ce laser à fibre est refroidi de manière économe en énergie en utilisant de l'air au lieu de l'eau, nécessite moins d'entretien, fonctionne de manière plus cohérente et est plus compact. Premiers tests menés par Medtronic, cependant, a révélé que les cordons de soudure ont maintenant des bords noirs qui ressemblent beaucoup à de la suie - extrêmement problématique pour les implants. Par conséquent, Sébastian Favre de Medtronic a contacté les spécialistes des matériaux de l'Empa Patrik Hoffmann et Marc Leparoux du laboratoire Advanced Materials Processing du site de Thoune, qui a lancé un projet pour optimiser le nouveau laser pour une utilisation avec du titane. Le projet a été financé par Innosuisse, l'ancienne Commission pour la technologie et l'innovation (CTI).

Les nanoparticules de titane semblent noires

Afin de simuler les processus de production chez Medtronic, L'Empa a construit sa propre "usine" pour analyser avec précision le comportement du laser dans un environnement contrôlé. Les résultats ont révélé qu'une interaction avec la vapeur de titane interfère avec le processus :le bord noir sur les coutures s'est avéré être des nanoparticules de titane. Dans les expériences de suivi, les chercheurs de l'Empa ont démontré que le bord noir disparaît si le laser est utilisé à une longueur d'onde différente. Le fabricant de lasers IPG Photonics a ensuite construit un laser à fibre adapté aux spécifications des chercheurs de l'Empa et l'a proposé pour des tests supplémentaires. Comme ces expériences l'ont confirmé, le réglage de la fréquence laser a en effet résolu le problème.

Pendant ce temps, Empa, Medtronic et IPG Photonics détiennent conjointement un brevet pour le laser à fibre optimisé. Medtronic bénéficie de processus de production améliorés pour ses implants – à des coûts considérablement inférieurs. Et la Suisse pourrait confirmer son statut de pôle technologique de premier plan au sein de la multinationale américaine opérant à l'échelle mondiale. Après tout, les lasers spéciaux "made in Switzerland" sont maintenant utilisés dans les usines Medtronic à Porto Rico, Singapour et les États-Unis.