Présentation
RÉSUMÉ
Cet article décrit les étapes clés de la fabrication additive par fusion de fil fondu de polymères. On y montre que l'échauffement et la fusion sont un compromis entre le transfert de chaleur provenant de l'extrudeuse et le transport du polymère. Les pertes de charge et la force nécessaire à l'extrusion sont rapportées. La morphologie des cordons extrudés dépend des vitesses d'extrusion et d'impression, de la distance entre la buse et le dépôt et du diamètre de la buse. Le refroidissement post-dépôt et la cristallisation de polymères semi-cristallins sont étudiés. Les interactions entre cordons sont présentées en se focalisant sur le refroidissement et la soudure.
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Franck PIGEONNEAU : Directeur de recherche - Mines Paris, Université PSL, Centre de mise en forme des matériaux (CEMEF), UMR CNRS 7635, Sophia Antipolis, France
INTRODUCTION
Selon la norme NF EN ISO/ASTM 52900, la fabrication additive (FA) regroupe les technologies permettant de fabriquer des pièces par couches successives de matière à partir d’un modèle numérique. Tout d’abord utilisée à la fin des années 1980 pour la réalisation de prototypes, la FA est maintenant déclinée pour la plupart des pièces d’usage courant ou de haute technologie. Elle s’applique aussi bien aux métaux, aux céramiques, aux polymères, aux bétons et encore plus récemment aux verres. Son domaine d’application ne fait que grandir permettant de produire des pièces pour des secteurs de pointe comme l’aéronautique, l’automobile et la santé.
Parmi toutes les techniques de FA, l’impression 3D par extrusion de matière plastique représente une grande part du marché. Connue sous le nom d’impression par dépôt de fil fondu (DFF) ou en anglais sous le nom de Fused Deposition Modelling (FDM) ou Fused Filament Fabrication (FFF), elle est assez facile à mettre en œuvre et nécessite des coûts modérés en énergie et matière (polymère thermoplastique) et d’acquisition. Néanmoins, les propriétés d’usage (mécanique, thermique) restent en deçà de celles des produits mis en forme par des méthodes plus classiques. Pour permettre une amélioration des propriétés et étendre encore plus le champ d’applications, le fonctionnement des imprimantes DFF reste à approfondir. Ainsi, l’objet du présent article est de détailler les étapes clés du procédé en ayant recours aux principes premiers de la physique et du génie des procédés.
Après avoir décrit le procédé dans ses grandes lignes, section 1 , la manière dont le polymère fond dans l’extrudeuse est décrite dans la section 2
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MOTS-CLÉS
extrusion | impression 3D | polymère semi-cristallins | transfert thermique | mécanique des fluides
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CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Fabrication additive polymère par dépôt de filament fondu
Description du procédé de fabrication additive par dépôt fil fondu
Sources bibliographiques
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