Thèse soutenue

Formulation d'un biocomposite thermodurcissable à base de l'alcool polyfurfurylique et de cellulose pour le procédé d'impression 3D

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Auteur / Autrice : Khaoula Bouzidi
Direction : Davide Beneventi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux,mécanique, génie civil, électrochimie
Date : Soutenance le 09/02/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés pour la bioraffinerie, les matériaux bio-sourcés et l’impression fonctionnelle (Grenoble, Isère, France ; 1995-....)
Jury : Président / Présidente : Christine Chirat
Rapporteurs / Rapporteuses : Alice Mija, Antoine Le Duigou

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Au cours des deux dernières décennies, la fabrication additive est devenue une technologie révolutionnaire. Historiquement, la stéréolithographie est la première technique utilisée en fabrication additive donnant plus tard naissance à de nombreuses nouvelles techniques basées sur différentes approches. L'écriture directe à l'encre est l'une de ces techniques. Elle est utilisée pour imprimer différents matériaux comme la céramique, les pâtes de ciment et, plus récemment, les résines thermodurcissables petro-sourcées. Dans un contexte où le développement durable devient un sujet clé, une nouvelle encre imprimable biosourcée a été développée en utilisant cette nouvelle approche de FA dans cette thèse. L'encre développée est constituée d'un mélange d’une résine furanique biosourcée avec des charges cellulosiques et éventuellement de nanotubes de carbone. La résine thermodurcissable assure la stabilité dimensionnelle, les particules de cellulose permettent la modification des propriétés rhéologiques, et les nanotubes de carbone permettent une augmentation de la conductivité électrique. Au préalable, les propriétés rhéologiques ont été optimisées pour aboutir une encre imprimable, compatible avec la technique d’écriture directe à l’encre, caractérisé par un comportement rheofluidifiant et un seuil d’écoulement élevé supérieure à 105 Pa. A posteriori, les composites réticulés résultant ont été largement caractérisés, mettant en évidence une stabilité thermomécanique élevée permettant d’atteindre une température de mise en œuvre du matériau pouvant atteindre les 200°C. Le procédé DIW et l'étape de réticulation ont été étudiés et optimisés pour une meilleure qualité d'impression avec une excellente cohésion intercouche. Enfin, une stratégie de réticulation in-situ en cours d’impression a été proposée pour surmonter certains des défis rencontrés en cours de l’impression de la pâte. Cette stratégie a été implémentée sur une imprimante 3D conçue dans le cadre de ce travail de thèse et équipée d’une chambre d’impression thermorégulable entre 30 et 250°C.