CANOE INNOVE EN FABRICATION ADDITIVE

La technique de fabrication additive dite de FDM (Fused Deposition Modelling) ou FFF (Fused Filament Fabrication) utilise classiquement des filaments de polymère ThermoPlastique (TP) en tant que consommables d’impression. Ces filaments polymères ont en général un diamètre de 1.75 mm ou de 2.85 mm suivant les machines d’impression utilisées. Les fournisseurs spécialisés proposent des gammes variées de matières TP allant des polymères de commodité type acide polylactique (PLA) ou acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), plus techniques comme les polyamides (Nylon) ou des polyuréthane thermoplastiques (TPU) mais également des polymères de spécialité comme par exemple le polyetheretherkétone (PEEK) renforcé de fibres de carbone courtes.

Des limitations s’appliquent cependant à l’utilisation de certains polymères TP en FDM. En effet, pour pouvoir créer une pièce imprimée en 3D il faut :

• 1) Pouvoir transformer un TP en filament de gros diamètre (1.75mm ou 2.85mm)
• 2) Pouvoir l’imprimer sur machine FDM

L’extrusion filage de monofilament FDM nécessite l’utilisation de grades compatibles soit à bas Melt Flow Index (MFI), soit de grades amorphes (ou peu cristallins) à retrait minimal à la solidification, et suffisamment solides pour être bobinés et manipulés lors de l’étape d’impression.

Malheureusement, tous les polymères TP ne répondent pas à ces exigences, et il convient alors de modifier ce matériau soit dans sa chimie lors de l’étape synthèse pour l’adapter au filage monofilament, soit de le formuler en y ajoutant des additifs pour obtenir l’effet souhaité (utilisation de plastifiants par exemple).

Une technique alternative consiste à réaliser un mono-filament multi-composants de gros diamètre, en combinant un polymère non filable avec un polymère répondant aux exigences du filament FDM. CANOE réalise le filage bi-composant en géométrie cœur-écorce de ce type de filaments particuliers de 1.75 mm de diamètre. Cette technique permet à postériori la fabrication de pièces intégrant de matériaux jusqu’alors non utilisables en FDM.

Par exemple, CANOE a réalisé la fabrication de filaments 3D cœur–écorce de 1.75 mm de diamètre :

• Lignine – PA11, pour imprimer de la lignine trop fragile en utilisation seule
• PCL–PLA – pour s’affranchir de la trop grande fluidité du PCL
• PA/NTC–PA –formulations très chargées en nanotubes de carbone non filables classiquement

Dans le cas du bi-composant, les deux matières sont extrudées ensemble et sont donc portées à la même température dans le pack filière bi-composant. Les polymères doivent non seulement avoir des températures de transformation proches pour éviter une dégradation ou au contraire une « non fusion » de l’un ou l’autre des polymères mais aussi des propriétés mécaniques proches (coefficient de dilatation/rétraction).

Durant la mise en forme, les débits de chaque extrudeuse permettent de faire varier le ratio polymère de cœur / polymère de gaine. Les diamètres / ratios de polymères peuvent être respectivement contrôlés par microscopie (optique / électronique) et par DSC.

Le matériel CANOE permet d’extruder tous types de polymères jusqu’aux plus hautes températures (PEKK – PEEK, PEI… 400°C) en géométrie cœur-écorce.

Contact : www.plateforme-canoe.com