Élaboration et caractérisation des nouveaux mélanges poudre-liant à basse viscosité pour l'impression 3D

Résumé

La fabrication additive par extrusion de matière est une technologie récente dans la fabrication des pièces polymériques, céramiques, métalliques et même composites. Après son succès dans la fabrication des pièces à base de polymère, elle était introduite pour les autres matériaux sous plusieurs formes, parmi eux l’impression 3D par extrusion de matière à base de piston. Cette technique favorise comme la majorité de celle de la fabrication additive, la production des pièces de géométrie complexe à un cout très faible en comparaison avec d'autres méthodes de fabrication traditionnelle et ce spécialement pour les pièces à faible densité de production, d’autre part, elle favorise le prototypage de pièces obtenues par le moulage par injection, métallique ou céramique, avec des propriétés similaires. La première étape dans cette technologie de fabrication est la formulation d’un mélange adéquat pour l’impression fournissant ainsi les meilleures propriétés après la phase de déliantage et de frittage. L’étude du comportement rhéologique d’un mélange en impression 3D est donc cruciale pour l’obtention des pièces avec des formes et des dimensions exactes, ainsi pour le processus en termes de température et paramètres d’impression sera optimisé. Le choix des proportions des liants et la quantité de poudres ont un impact sur les propriétés du produit final, et sur la phase de déliantage et de frittage. Dans ce contexte, l’objectif de ce projet est d’étudier l’impact des liants et leurs proportions sur le comportement rhéologique des mélanges à base d’acier inoxydable dédiés à l’impression 3D par extrusion de matière. Pour atteindre ces objectifs, la stabilité et la répétabilité des mesures de viscosité ont été effectué, ensuite l’influence de l’EVA, de la charge solide et de la température ont été mesurée. Finalement, des impressions à trois (3) températures (75°C, 85°C, 95°C) d’un mélange à 65 vol. % de chargement solide de poudre, 23 vol.% de cire de paraffine (PW), 10 vol.% d’éthylène-acétate de vinyle (EVA) et 2 vol.% d’acide stéarique (SA) ont été réalisé pour déterminer les meilleurs résultats de mise en forme. Les analyses des expériences réalisées ont démontré l’effet de la composition du liant et de la température sur le comportement d’écoulement des mélanges évalués, elles ont également aidé à définir que pour chaque mélange il existe un chargement solide critique à respecter, le pourcentage volumique d’EVA doit être bien sélectionné pour que les dimensions et la forme du produit à imprimer soient fiables aux modèles conçus. Pour les pièces imprimées, les résultats ont confirmé l’influence de la température sur la qualité du produit, plus précisément sur la coalescence et l’adhésion des couches. Une température de 85°C définit la meilleure température d’impression pour le mélange imprimé après validation par simulation numérique du taux de cisaillement en combinaison avec les paramètres de l’imprimante.

Date	25 nov. 2022
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Vincent Demers (Directeur(-trice))