Les effets de tension de surface en microtechnique et microrobotique.

The work presented in this manuscript finds its origin in the switch from assembly toward microassembly, which turned out to be not just a matter of size, but required a much deeper insight on physics governing the considered scales. Therefore, it was necessary to get into knowledges which are usually not familiar to mechanical engineers, such as adhesion science. This document is driven by the underlying idea of using surface tension effects in Microsystems, and falls into three parts. The first part positions our contributions with respect to existing literature, mainly topics such as capillary forces (axial vs. lateral capillary forces, statics vs. dynamics, at scales from millimeter to nanometer). The second part describes the experimental set ups which have been designed to experimentally validate our theoretical work: it essentially consists in force measurement set ups, from nanonewton to newton. The third part describes case studies, including for example assembly watch products, grippers, feeders, hybrid assembly, soil mechanics, electrosprays. The goal was to develop models which are useful to the micromechanical and microrobotician communities. In that sense, we hope that we contributed to feed these communities with capillary forces models which can now be applied in various domains: assembly and packaging, microrobotics, soil mechanics, microfluidics...Le travail présenté dans ce manuscript tire son origine de la descente d'échelle présente en passant de l'assemblage conventionnel vers le micro-assemblage. On se rendra rapidement compte que ce changement d'échelle nécessitera la maîtrise en profondeur de nombreux phénomènes physiques gouvernant les petites échelles, dont notamment les effets de la tension de surface et l'adhésion, concepts le plus souvent inconnus des ingénieurs mécaniciens. Ce document se décline en trois parties principales, visant à étudier les effets de la tension de surface dans les Microsystèmes. La première partie positionne nos contributions par rapport à l'état de l'art, présentant principalement l'étude des forces de capillarité (forces axiales et radiales, études statiques et dynamiques, aux échelles allant du millimètre au nanomètre). La deuxième partie du travail décrit le développement de bancs d'essai qui ont servi à valider notre travail théorique : cela consiste essentiellement en la mise au point de dispositifs de mesure de forces, du nanonewton au newton. La troisième partier assemble les cas d'études qui ont été traits: assemblage de produits horlogers, préhenseurs, dispositifs d'alimentation, assemblage hybride, mécanique des sols, électrosprays... Le but était de développer des modèles utiles aux communautés de la mécanique de précision et de la microrobotique. Nous espérons ainsi avoir proposé des modèles de forces de capillarité qui pourront être appliqués à de nombreux domaines applicatifs : assemblage et packaging, microrobotique, mécanique des sols, microfluidique..