Thèse soutenue

Prototypage rapide de composites céramiques fonctionnels

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Auteur / Autrice : Olivier Dufaud
Direction : Serge Corbel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La stéréolithographie (SPL) est un procédé de prototypage rapide, basé sur la photopolymérisation d'un monomère liquide en un polymère solide à l'aide d'un faisceau laser. Cette technique de prototypage rapide a été mise en œuvre dans le but de fabriquer des composites polymère/céramiques piézoélectriques (PZT). La caractérisation des propriétés rhéologiques et photochimiques des suspensions a conduit au choix de deux formulations compatibles avec le procédé de SPL. Leur emploi est fonction de leur charge massique en céramique qui varie de 50 à 85%. Ces expériences ont également montré que les dispersions de PZT absorbaient fortement le rayonnement UV, ce qui implique de faibles épaisseurs polymérisées. De plus, l'influence de l'oxygène sur la résolution du procédé de SPL a été mise en évidence. Par conséquent, une modification du procédé a été nécessaire afin de réduire l'épaisseur de couche déposée à 10[micro]m, dans le but d'assurer une bonne cohésion des objets. Dans cette optique, un nouveau système de déposition de couches de céramiques, constitué d'une buse d'injection d'azote, a été développé. Par ailleurs, l'ensemble du procédé de SPL a été transformé afin de permettre la mise en forme de céramiques piézoélectriques. Grâce à ces améliorations, des films épais de PZT, des piézocomposites 1-3 et d'autres pièces fortement chargées en céramiques fonctionnelles ont été réalisées. La mise en forme par SPL est suivie d'un traitement thermique durant lequel le polymère est éliminé. Des mesures ont montré que les échantillons frittés possédaient des densités voisines de 96% de la densité théorique. Enfin, les céramiques ont été métallisées puis polarisées afin d'étudier leurs propriétés ferroélectriques et piézoélectriques. Ces analyses ont démontré la fonctionnalité des zircono-titanates de plomb fabriqués par SPL et leur intégration possible au sein de microsystèmes (MEMS). Les applications couvertes par ce type d'objets sont nombreuses et vont du microactionneur au capteur. . .