Des particules de carbone pour renforcer l’adhérence intercouche des impressions 3D

couches imprimées en 3D

En dépit de sa maturité et ses nombreux progrès, l’impression 3D FFF par dépôt de fil n’en reste pas moins perfectible sur un certains nombre de points comme sa rapidité ou résistance isotrope. Aux Etats-Unis, des chercheurs de la Texas A&M University et des scientifiques d’Essentium ont récemment présenté dans la revue scientifique ASC (American Chemical Society) une méthode permettant d’améliorer l’adhésion intercouche d’une pièce en plastique imprimée en 3D. Les protagonistes ont découvert qu’en intégrant directement des nanotubes de carbone pendant l’impression à l’aide d’un courant électrique, ils pouvaient remédier aux défauts mécaniques de la pièce en lui apportant plus de résistance.

Les pièces imprimées par dépôt de fil sont parfois sujettes à une mauvaise liaison entre les couches qui entraîne une faible résistance à la traction dans le sens de la construction. Plusieurs facteurs comme une température trop basse ou une vitesse d’impression trop rapide, peuvent conduire à une mauvaise jonction entre les couches. La principale difficulté ici était de trouver un moyen de chauffer la pièce, non pas dans son intégralité qui aurait conduit à une déformation, mais uniquement les jonctions entre les couches.

« De nombreuses méthodes ont été proposées pour remédier aux défauts mécaniques des pièces imprimées en 3D, mais la plupart d’entre elles ne constituent pas une solution prête pour la production. » Commente Micah Green, professeur en génie chimique. « Si vous mettez quelque chose dans un four, il chauffera tout, de sorte qu’une pièce imprimée en 3D peut se déformer et fondre, perdant sa forme. Ce dont nous avions vraiment besoin, c’était de trouver un moyen de chauffer uniquement les jonctions entre les couches imprimées, pas la totalité de la pièce. »

« renforcer les pièces imprimées en 3D de sorte que leurs propriétés mécaniques rivalisent désormais avec celles des pièces moulées »

renforcement intercouche grâce à des particules de carbone

La capacité des nanotubes de carbone à s’échauffer sous l’effet d’un courant électrique, à conduit l’équipe de chercheurs à développer un faisceau plasma permettant de transporter une charge électrique à la surface de la pièce imprimée. Les auteurs ont alors pu constater que l’échauffement des particules de carbone provoquait le soudage des liaisons intercouches. Selon les tests menés par l’équipe, ce procédé permettrait même d’obtenir des pièces aussi résistantes que leurs homologues moulées par injection.

« Le Saint Graal de l’impression 3D était d’obtenir une résistance de la pièce imprimée en 3D comparable à celle d’une pièce moulée. » Commente Micah Green. « Dans cette étude, nous avons utilisé avec succès le chauffage localisé pour renforcer les pièces imprimées en 3D, de sorte que leurs propriétés mécaniques rivalisent désormais avec celles des pièces moulées. Grâce à notre technologie, les utilisateurs peuvent désormais imprimer une pièce personnalisée, telle qu’une prothèse personnalisée, et cette pièce traitée thermiquement sera beaucoup plus résistante qu’auparavant. »

Plus tôt cette année, ce sont des chercheurs du RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology), qui avaient démontré comment les ultrasons pouvaient être utilisés pour créer des pièces métalliques plus solides et plus denses. Une amélioration de 12% de la résistance à la traction et de la limite d’élasticité avait été constatée par rapport à celles fabriquées par fabrication additive conventionnelle. En novembre dernier l’Université Rice de Boston était parvenue à imprimer des pièces à l’épreuve des balles en s’inspirant de la structure géométrique des nanotubes de carbone.