Thèse soutenue

Compréhension des phénomènes physico-chimiques impliqués dans la réalisation de pièces polyoléfines par fabrication additive
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Julien Le Boterff
Direction : Jérémie Soulestin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et science des matériaux
Date : Soutenance le 13/12/2019
Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
Jury : Président / Présidente : Christine Campagne
Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Charlon, Elodie Seignobos, Thibault Parpaite
Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Grohens, Gilles Régnier

Résumé

FR  |  
EN

Les procédés de fabrication additive (FA) permettent de répondre, aujourd’hui, à des problématiques industrielles majeures. Ces technologies offrent la possibilité de réaliser, pour un temps et un coup raisonnables, des pièces avec des géométriques complexes difficiles, voire impossibles, à réaliser avec des procédés traditionnaux. Parmi les différents procédés de FA, le procédé APF (Arburg Plastic Freeforming) permet la fabrication de pièces 3D à partir de granulés de polymères identiques à ceux employés en injection. Ces granulés peu onéreux constituent une matière première de choix puisque, théoriquement, n’importe quel thermoplastique peut être utilisé. La technologie Freeformer s’appuie sur deux unités d’injection qui permettent de fondre et de plastifier les granulés de polymère et ainsi d’alimenter la tête d’impression. L'unité de décharge dotée d’un système piézo-électrique d’ouverture/fermeture génère, en tête de buse, des gouttelettes de polymère fondu (jusqu'à 200 μm) déposées sur une plaque de fabrication spécifique au matériau employé. Ces gouttes sont déposées selon un fichier CAO défini en amont afin de constituer des pièces 3D, couche par couche, dans une chambre thermorégulée. Même si la réalisation de pièces à partir de matériaux standards (ABS, TPU, …) est relativement simple, il est nécessaire d’optimiser les paramètres de fabrication de l’APF pour obtenir des pièces de bonne qualité avec d’autres matériaux. De la même manière que dans le cas d’un procédé de transformation de matière polymère classique, le choix de grades appropriés et l’optimisation des paramètres de fabrication associés est nécessaire. Ainsi, les différents phénomènes physico-chimiques impliqués dans la réalisation d’une pièce doivent être étudiés pour la réalisation de pièces avec un polymère peu employé en FA : le polypropylène. Une approche classique d’optimisation des paramètres de fabrication consisterait en la réalisation d’une étude paramétrique faisant intervenir, par exemple, un plan d’expérience. Cette méthode chronophage et demandeuse en matière ne permet pas la compréhension fine du procédé et n’est finalement applicable qu’à un polymère donné. L’objectif de ces travaux, cofinancés par la région Hauts de France, est donc de comprendre les corrélations existantes entre les paramètres du procédé et les propriétés du polymère pour comprendre comment le procédé influence la matière.