5G/6G : vers des antennes low-cost à métasurface imprimée en 3D

Le 27/06/2025 à 8:07 par Arnaud Pavlik

Le réseau NAE (Normandie Aerospace) rapporte que la plateforme Fabrication additive Normandie polymères (PFAN-P), en partenariat avec le Parisien Ultimetas spécialisé dans la conception d’antennes à métasurface, a mis en exergue la faisabilité de prototypes d’antennes hautes fréquences (5G/6G) à bas coût : ils combinent impression 3D de polymères photoréticulables et sérigraphie d’encre conductrice.

Miniaturisation, reconfigurabilité, efficacité énergétique, polyvalence : les antennes à métasurface, composées de structures microscopiques aux propriétés électromagnétiques uniques, cumulent les atouts et redéfinissent les technologies sans fil en manipulant les ondes électromagnétiques avec une précision « inédite ». A la différence des antennes traditionnelles, ces dispositifs ultra-minces et légers s’adaptent dynamiquement aux fréquences (5G, 6G, IoT) et environnements. En combinant intelligence artificielle et matériaux innovants, ces antennes ouvrent la voie à des réseaux plus rapides, écologiques et résilients, essentiels pour les villes connectées et l’industrie 4.0.

En effet, les antennes actuelles, souvent encombrantes, rigides et fabriquées via des procédés traditionnels (usinage, lithographie), restent coûteuses et peu adaptées aux itérations rapides. Pour y remédier, les ingénieurs de la plateforme PFAN-P ont exploré des résines photopolymères compatibles avec l’impression 3D et capables de servir de substrats diélectriques optimisés pour les hautes fréquences (27 à 44GHz). Cinq matériaux ont été testés, et une résine commerciale bon marché s’est distinguée par ses propriétés uniques : permittivité ajustée, stabilité dimensionnelle et post-traitement simplifié à l’eau.

Le procédé développé repose sur trois étapes clés, à commencer par l’impression 3D du substrat : réalisée sur une machine du réseau FAN (une communauté locale composée d'experts en fabrication additive) utilisant la technologie MSLA (solidification de la résine liquide à l’aide d’une source de lumière ultraviolette), cette étape produit en quelques minutes des disques diélectriques de 1mm d’épaisseur avec une précision de 0,02mm. Suit l’étape de sérigraphie d’encre conductrice, à savoir un dépôt d’encre argentée qui crée les motifs conducteurs. Cette partie a été confiée à la société normande Heatslef, membre du NAE et rompue à ce type de procédés. Enfin, l'élément d'antenne fabriqué est fixé sur un plan de masse, une surface conductrice servant de référence électrique, afin de finaliser la fabrication. Les tests en laboratoire effectués dans les locaux d’Ultimetas ont confirmé une réduction du poids et du coût, avec un gain comparable à celui des antennes traditionnelles et garantissant des performances électromagnétiques similaires aux méthodes conventionnelles.

En somme, l’impression 3D et la sérigraphie manuelle réduisent les coûts de prototypage, et la réalisation d’un prototype fonctionnel s’effectue en moins de 24 heures contre plusieurs semaines auparavant. De plus, la modularité des résines et des motifs conducteurs permet de personnaliser les designs pour l’aérospatial, la défense ou les télécoms. A l’avenir, des essais vont être réalisés en partenariat avec des acteurs normands pour, à terme, équiper les futures générations de satellites, de drones ou d’infrastructures 6G.

NAE est un réseau normand de professionnels de l'aéronautique, du spatial, de la défense et de la sécurité fondé en 1998. Présidé par Philippe Eudeline, le cluster rassemble 184 entités, allant de grands groupes industriels à des start-ups innovantes en passant par plusieurs aéroports, une base militaire, des PME/ETI, des laboratoires de recherche et des établissements d’enseignement supérieur. Il représente plus de 25000 salariés, pour un chiffre d’affaires de 4,7 milliards d'euros.

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