Impression 3D d’élastomères thermoplastiques

Au sein du projet Elasto-Plast, les élastomères thermoplastiques (TPE) sont étudiés sous diverses formes, et notamment pour l’impression 3D. Parmi ces formes, les granulés TPE, commercialement disponibles en grande quantité et diversité, paraissent prometteurs en vue de la fabrication de pièces fonctionnelles à propriétés et géométries complexes par impression 3D.

23 sept. 2020

#

Il existe de nombreuses technologies de fabrication additive (FA) permettant la fabrication d’objets souples telles que la stéréolithographie (SLA) ou le frittage de poudre sélectif (SLS). Toutefois, la fabrication par filaments fondus (FFF) est la technologie la plus rependue du fait de sa simplicité d’utilisation et de son bas prix. Dans ce procédé, un filament solide est entrainé par des roues crantées vers une buse chauffée où il est ramolli/fondu puis déposé sur une plaque de fabrication jonc par jonc pour former une couche puis couche par couche pour former la pièce désirée.


Cependant, les modalités d’impression ne sont pas les mêmes pour les TPE que pour les matériaux thermoplastiques habituels, tel que l’acide polylactique (PLA). En effet, au-delà d’une certaine souplesse (Shore A faible), le débit de matière passant à travers la buse d’impression devient instable du fait de la déformation élastique des filaments entre les roues crantées et de la courbure du filament entre les roues crantées et la buse d’impression. Des solutions ont alors été imaginées pour pallier ces problèmes, notamment l’utilisation d’imprimantes 3d spécifiques qui utilisent des granulés en matière première plutôt que des filaments. Deux machines de fabrication additives industrielles (FA) employant des granulés comme matières premières ont été utilisées : Freeformer (Arburg, Allemagne) et PAM (Pollen AM, France).



La possibilité d’imprimer des TPE par l’utilisation de ces machines FA a été testée sur différents matériaux (TPU (Elastollan), SEBS (Kraton), Biopolyesters (Hytrel), …). Les matériaux les plus thermiquement stables apparaissent alors comme étant les meilleurs candidats pour être transformés par ces machines. En effet, dans le cas des matériaux les moins thermiquement stables, une dégradation apparait dans le procédé, appauvrissant alors la qualité l’impression, voire, dans les cas les plus extrêmes, rendant l’impression du matériau impossible.


Les propriétés des pièces imprimées sont dépendantes de plusieurs facteurs : la nature chimique (la famille) du TPE et les paramètres d’impression. La famille du TPE induit essentiellement les propriétés physico-chimiques du matériau alors que les paramètres d’impression influent sur la macrostructure de la pièce imprimée, notamment la porosité et le respect des dimensions par rapport au modèle élaboré sur ordinateur.






Références :

[1] www.arburg.com

[2] pollen.am/fr/