Microtomes katana : des pièces de précision pour des découpes nanométriques

Xometry s’est entretenu avec Cheng Cheng, cofondateur de ConnectomX, à propos du travail précurseur mené par l’entreprise dans le domaine des microtomes portables (des dispositifs scientifiques utilisés dans la recherche biologique) et le défi posé par l’approvisionnement de pièces mécaniques de haute précision.
Installed katana microtome (image source: ConnectomX)

L’entreprise ConnectomX a été fondée à Oxford en 2018 par deux scientifiques, Stuart Searle et Cheng Cheng. Depuis lors, elle s’attache à concevoir et à réaliser des dispositifs scientifiques électroniques appelés ultramicrotomes, dont la production a même démarré il y a peu. En installant l’un de ces appareils dans la chambre à vide d’un microscope électronique à balayage, un opérateur sera en mesure de réaliser une capture volumique d’un échantillon quelconque, qu’il soit biologique ou autre.

L’entreprise a démarré la vente et la distribution de ses microtomes katana en 2021, principalement auprès d’autres entreprises ou d’organismes impliqués dans la recherche, en biologie et en science des matériaux.

Katana microtome (image source: ConnectomX)
Microtome katana (image source : ConnectomX)

Comment fonctionne le microtome katana ?

Le microtome katana est un dispositif à la pointe de la technologie utilisé comme aide dans la réalisation des processus suivants :

  1. L’ultramicrotome peut être installé dans la chambre à vide de pratiquement n’importe quel microscope électronique à balayage. 
  2. Il réalise automatiquement la découpe d’un échantillon sous forme de lamelles extrêmement fines (de l’ordre d’une quinzaine de nanomètres) grâce à une lame dotée d’un fil en diamant.
  3. Le microscope connecté effectue une capture visuelle de chaque lamelle découpée par le microtome. En répétant l’opération des dizaines de milliers de fois, il est possible de réaliser une structure en 3D particulièrement détaillée d’un échantillon donné.

En définitive, le microtome de ConnectomX permet l’automatisation d’un procédé qui était, jusqu’à maintenant, considérablement chronophage car réalisé à la main.

Les nouvelles technologies d’automatisation ne sont présentes sur le marché que depuis 7 ou 8 ans, faisant de ConnectomX un authentique précurseur dans ce domaine.

Image of a sample layer (image credit: ConnectomX)
Image obtenue à partir d’une lamelle d’un échantillon (image source : ConnectomX)

L’importance de la portabilité

Le microtome conçu par ConnectomX est portable, ce qui facilite son transfert d’un microscope à un autre. Une caractéristique qui en fait un produit unique en son genre, comparé aux solutions analogues disponibles sur le marché, lesquelles sont souvent taillées sur mesure pour un modèle précis de microscope. De son côté, le katana peut être utilisé avec plus d’une douzaine de microscopes électroniques à balayage employés dans le cadre de la recherche scientifique.

Installed katana microtome (image source: ConnectomX)
Installation d’un microtome katana (image source : ConnectomX)

La portabilité du katana permet également de le retirer avec facilité de la chambre à vide de votre microscope lorsque vous n’en avez plus besoin, ce qui permet une meilleure flexibilité vu que vous n’avez pas besoin d’un microscope dédié à la capture volumique des échantillons. C’est en discutant avec des clients potentiels que Cheng et Stuart ont réalisé que ce besoin n’était pas couvert par les produits actuellement disponibles sur le marché. L’idée du dispositif leur est alors venue, d’abord en se concentrant sur la portabilité au cours de deux années de recherche et développement, durant lesquelles ils ont surtout utilisé des logiciels d’analyse par éléments finis afin de produire 2 prototypes, ancêtres du produit final.

Une construction complexe, assortie d’exigences strictes

Des dispositifs aussi complexes requièrent toute une variété de composants électroniques et mécaniques. À titre d’exemple, le katana comporte les éléments suivants :

  • Un moteur
  • Un encodeur pour le positionnement 
  • Un actionneur piézoélectrique utilisé pour la découpe
  • Des articulations 
  • Des composants électroniques, notamment une carte électronique et des modules de caméra CCD
  • Un boîtier pour loger ces composants

Le microtome travaille avec une précision nanométrique, ce qui demande un niveau de précision effroyablement élevé. En effet, la moindre vibration peut avoir des conséquences dramatiques sur la qualité de l’image obtenue grâce à la capture au microscope. Par conséquent, tous les composants de l’appareil, ainsi que ses parties mécaniques, doivent être produits et assemblés de façon à satisfaire aux critères de qualité les plus élevés.

Xometry permet de surmonter les défis que constituent l’approvisionnement de pièces mécaniques de qualité

Xometry prend en charge la fabrication de différents composants, usinés en CNC, destinés à la fabrication du katana, notamment des articulations de haute précision et des boîtiers pour l’électronique.

Bien que ConnectomX soit une entreprise relativement jeune, Cheng précise qu’ils ont déjà tenté de se procurer des pièces mécaniques de différentes façons avant de passer définitivement à Xometry. Dans certains cas la qualité des pièces obtenues était trop inconstante, tandis que dans d’autres, les fabricants n’étaient tout simplement pas disposés à démarrer un projet de faible envergure, bien que celà soit une étape critique dans les premières phases de la vie d’une entreprise (surtout quand cette dernière cherche à lancer un nouveau produit sur le marché).

Xometry, en revanche, a été en mesure de fournir des pièces de grande qualité dans des délais très rapprochés. La possibilité d’obtenir un devis en quelques instants et la flexibilité de notre modèle ont fini par convaincre Cheng et son équipe de se fournir chez nous.

CNC machined parts Xometry supplied to ConnectomX
Pièces usinées en CNC fournies par Xometry à ConnectomX

La transparence de la communication échangée à chaque étape du projet  (depuis le devis jusqu’aux détails de la livraison) est un autre aspect de Xometry que ConnectomX apprécie énormément, les fabricants traditionnels ayant davantage tendance à accorder la priorité à leurs plus gros clients tout en remettant à plus tard les projets les plus modestes, et ce sans notification explicite. « Contrairement aux fabricants habituels, Xometry me tient toujours au courant. C’est une des raisons pour lesquelles je suis satisfait de leurs services » nous raconte Cheng.

ConnectomX peut maintenant s’atteler à la tâche suivante : faire en sorte que leur produit trouve définitivement sa place sur le marché. L’entreprise a également pour projet de développer de nouveaux produits.

Pour en savoir plus sur ConnectomX : https://www.connectomx.com/ 

Pour contacter ConnectomX : hello@connectomx.com

À propos de Xometry

Xometry est le leader mondial des plateformes de fabrication industrielle à la demande. Nous mettons à votre disposition de vastes capacités de production, des devis délivrés en ligne instantanément et des prix attractifs. Grâce à notre réseau de plus de 2000 ateliers de fabrication partenaires en Europe, nous sommes capables de garantir des délais de fabrication rapides, tout en offrant de multiples options de fabrication au travers de nos services d’usinage CNC, d’impression 3D, de tôlerie et de moulage par injection.

Xometry travaille avec une clientèle variée, comprenant aussi bien des startups que des multinationales du Fortune 100, parmi lesquelles BMW ou Bosch.

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