Fabrication de pièces sans usinage : le microPIM : Matériaux mis en œuvre

2.1 - Principe du procédé
2.2 - Cas particulier des MEMS
2.3 - Possibilités du procédé

Tableau 2

3 - Exemples de pièces

4 - Matériaux mis en œuvre

4.1 - Types de matériaux pour Poudres

Tableau 3
4.2 - Types de polymères

Tableau 4
4.3 - Mélanges (feedstocks )
4.4 - Exemples de mélanges

5 - Mise en œuvre du procédé

5.1 - Préparation classique des feedstocks (mélanges maîtres)

Tableau 5
5.2 - Injection. Presses à injecter

Tableau 6
5.3 - Différentes techniques de déliantage
5.4 - Frittage

6 - Technologies de fabrication des moules

7 - Perspectives

Présentation

RÉSUMÉ

Le développement et l’industrialisation des microsystèmes nécessitent l’émergence de nouvelles techniques. Le procédé microPIM y est en bonne place. Cette technique est une hybridation entre l’injection thermoplastique et le pressage/frittage de la métallurgie des poudres. Ce procédé possède le gros avantage de permettre l’obtention à bas coût de composants multimatériaux directement aux cotes, sans reprise d’usinage et de forme complexe. Les débouchés pour ce nouveau procédé de mise en forme sont nombreux, notamment dans l’automobile (équipementiers, constructeurs automobiles), l’électroménager, l’électronique, l’horlogerie.

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Auteur(s)

Luc FEDERZONI

INTRODUCTION

Le procédé microPIM, destiné à être un jour industrialisé pour la fabrication des microsystèmes, permet l’obtention de composants multimatériaux directement aux cotes, sans reprise d’usinage.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in55

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Mise en œuvre du procédé

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4. Matériaux mis en œuvre

Dans ce paragraphe, nous nous proposons de faire un état des lieux des matériaux potentiellement mis en œuvre par microPIM. Dans la mesure où le procédé n’est pas encore totalement industrialisé à grande échelle, les matériaux indiqués sont issus de la littérature scientifique.

4.1 Types de matériaux pour Poudres

Les quatre matériaux couramment utilisés pour fabriquer des pièces microPIM sont le fer pur (poudre issue du procédé carbonyl), l’acier inoxydable 316 L et les céramiques ZrO₂ et Al₂O₃(tableau 3). Il existe une littérature abondante sur ces matériaux. Les poudres ont une granulométrie comprise entre 0,2 et 5 µm.

Les feedstocks utilisés permettent de réaliser des objets avec des Ra entre 2 et 8 µm suivant le type des matériaux. Pour tous ces matériaux, la densité finale des pièces peut être comprise entre 90 % et 100 %.

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4.2 Types de polymères

D’une manière générale, il existe pour le PIM, de nombreuses solutions en terme de type d’organiques à incorporer avec la poudre. Parmi celles-ci, on peut citer :

les gels + eau : ces solutions sont constituées d’un mélange d’eau de polysaccharide (agar, par exemple). Ce type de mélange présente l’avantage de respecter l’environnement puisque la part de liant perdu lors de l’étape de déliantage thermique ne représente que 3 % de la masse totale de la pièce. En outre, ce procédé est intéressant car l’étape de déliantage peut être suivie directement du frittage dans le même four (contrairement au Catamold^® cité ci-après, par exemple) ;
les polyacétals + polyoléfines : ce type de formulation, breveté puis commercialisé en 1991 par BASF sous le nom de Catamold^®, nécessite un déliantage catalytique sous valeur d’acide nitrique. Il présente des propriétés remarquables de stabilité mécanique et géométrique après l’injection ;
les polymères solubles dans l’eau...