Les buses de pulvérisation servent dans bon nombre de procédés industriels, allant de la peinture de carrosserie sur les chaînes de montage d’automobiles à l’enrobage de pilules dans la production de médicaments. Elles sont indispensables en agriculture, dans le secteur de l’aérospatiale et d’autres secteurs, mais leur efficacité est limitée en raison des caractéristiques des minuscules gouttelettes qu’elles diffusent. Des surfaces peintes aux enrobages de pilules, les variations microscopiques peuvent causer des problèmes majeurs.

Aujourd’hui, trois innovateurs de l’Université de Toronto utilisent leurs connaissances de la trajectoire complexe des gouttelettes pour contrôler la qualité de ces minuscules particules à une échelle sans précédent.

Les professeurs Pierre Sullivan et Nasser Ashgriz, tous deux détenteurs d’un doctorat en génie mécanique ont mis au point un dispositif — le DropSizer — qui a recours à l’apprentissage et aux analyses statistiques pour déterminer si les gouttelettes produites par les buses sont de bonne dimension et s’écoulent au débit prescrit pour des contrôles et une efficacité optimaux.

Avec M. Amirreza Amighi, un ingénieur spécialisé en optique et ancien doctorant en génie mécanique, ils ont à eux trois fondé Mazlite, une jeune entreprise de Toronto qui collabore avec les constructeurs automobiles et les entreprises du secteur pharmaceutique dans le but d’améliorer leurs procédés.

Prenons l’exemple de la peinture des automobiles sur la chaîne de montage. Lorsque les gouttelettes de peinture s’écoulant d’une buse de pulvérisation sont de trop petites dimensions, elles dévient de leur trajectoire. Si elles sont de trop grandes dimensions, le revêtement de peinture est couvert de zébrures.

Selon M. Ashgriz, la plupart de ceux qui travaillent avec les buses de pulvérisation savent instinctivement si la projection est conforme. Il n’est donc pas surprenant qu’il ait été approché par une entreprise du secteur aérospatial parce qu’un employé avec 30 ans d’expérience était sur le point de prendre sa retraite. C’était le seul employé qui pouvait déterminer si la buse utilisée dans la fabrication de fusées pour la mise en orbite de satellites fonctionnait correctement.

Selon M. Sullivan, la solution DropSizer de Mazlite caractérise avec précision les dimensions, la vélocité, l’impact ainsi que d’autres paramètres des gouttelettes et des particules éjectées de la buse et assure le contrôle de la qualité en continu.

« Ces derniers développements techniques génèrent des retombées beaucoup plus vastes et aident les chercheurs dans ce qui était en partie une forme d’expression artistique en lui donnant des fondements scientifiques. »

« En tant que professeur, on passe beaucoup de temps à rédiger des articles scientifiques et c’est très méritoire. Mais ces derniers développements techniques génèrent des retombées beaucoup plus vastes et aident les chercheurs dans ce qui était en partie une forme d’ d’expression artistique en lui donnant des fondements scientifiques. »

Dans le secteur pharmaceutique, les buses sont utilisées pour enrober des pilules et produire des poudres. La dimension et la forme des gouttelettes peuvent avoir de graves effets sur la santé des patients, car la structure géométrique influe sur le taux d’absorption du médicament dans l’organisme.

« Les fabricants peuvent avoir jusqu’à 900 buses en fonctionnement. Il peut s’avérer très ardu d’atteindre les dimensions prescrites et, bien souvent, on y parvient qu’après de nombreux tâtonnements », ajoute M. Amighi.

Les buses peuvent coûter entre quelques dollars et 30 000 $. D’habitude, elles se font remplacer dès que la production est de qualité inférieure. En établissant avec précision la source des problèmes, M. Amighi confirme que Mazlite réduit la fréquence à laquelle les fabricants doivent remplacer les buses. Un autre avantage est que le DropSizer peut exécuter ses fonctions dans des environnements extrêmes et à risques.

Le modèle d’exploitation de Mazlite est axé sur les services, la location d’équipement et l’assistance technique aux entreprises. Les étudiants aux cycles supérieurs et postdoctoraux des professeurs Sullivan et Ashgriz assurent l’assistance technique, ce qui leur donne une expérience de travail enrichissante.

CMC Microsystèmes a joué un rôle important dans la commercialisation de leur travail, confirme M. Sullivan. « Ils nous ont donné de nombreux outils de conception, y compris l’accès à des logiciels et à leur expertise de modélisation des fluides. »

Le nouvel instrument, fruit de l’innovation de Mazlite, peut servir dans un vaste éventail de secteurs industriels, précise M. Amighi. La prochaine étape de l’entreprise consiste à intéresser des investisseurs. « Notre mission est d’aider les entreprises industrielles à obtenir un meilleur rendement de leur système d’échangeur de chaleur à fluide caloporteur. »

novembre 2019