Développement d’une nouvelle approche de déposition de matière permettant de maximiser la densité et minimiser les déviations dimensionnelles des pièces à vert fabriquées par extrusion de matériau

Résumé

La fabrication additive par extrusion de matériau (MEX) de polymères fortement chargés montre un potentiel significatif pour le prototypage et la fabrication rapide de composants métalliques à géométrie complexe. Cependant, un défi important de ce procédé réside dans l’élimination des vides rhomboïdes à l’intersection des quatre joncs de matière extrudés présentant une forme oblongue. La taille et la disposition de ces vides, qui limitent la densité à vert atteignable par cette technique, est principalement influencé par la méthode de dépôt. Pour aborder ce défi, une étude de l’impact de certain des paramètres d’extrusion (hauteur de couche, vitesse d’extrusion, température de buse et température du plateau) a été réalisé afin de déterminer la meilleure plage opérationnelle d’une nouvelle imprimante 3D utilisant le principe du piston pour fabriquer des pièces avec un mélange de poudre d’acier inoxydable (17-4PH). Une étude approfondie de l’impact de différentes approches de dépôt a été ensuite menée pour analyser l'influence des paramètres d'impression sur les propriétés dimensionnelles et la densité des pièces produites. Les résultats ont montré qu'en utilisant une stratégie de chevauchement ponctuelle (avec un taux de chevauchement de 20 %), il était possible d'éliminer les vides rhomboïdes intercouches tout en minimisant les écarts dimensionnels des pièces fabriquées par MEX. Aussi, il a été constaté que certaines stratégies, comme le multiplicateur de débit, bien que populaires, pouvaient entraîner des écarts dimensionnels significatifs de la valeur nominale. Ces écarts sont notamment dû à la sur extrusion de matière et la pression importante causée par cette stratégie dans la tête d’extrusion. Il a également été démontré que la stratégie de chevauchement ponctuelle, lorsqu'elle est appliquée à un niveau de 20 %, permettait d'obtenir des pièces avec une variation dimensionnelle maximale limitée à 50 μm, sans compromettre la densité. Cette conclusion confirme cette nouvelle approche est supérieure pour produire des pièces exemptes de défauts avec une variation dimensionnelle minimale. Ces résultats sont d'une grande importance pour l'amélioration de la qualité et de la précision des pièces métalliques produites par MEX, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles opportunités dans divers secteurs industriels.

Date	4 juin 2024
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Vincent Demers (Directeur(-trice)), Jérémie Soulestin (Directeur(-trice)) & Nicole R. Demarquette (Codirecteur(-trice))