Etude de la durabilité des matériaux polymères ignifugés, imprimables en 3D pour application ferroviaire

Durability of 3D printed flame retardant materials for railway industry

• Auteur / Autrice : Roxane Baron
• Direction : Serge Bourbigot, Bruno Fayolle
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie des materiaux
• Date : Inscription en doctorat le 22/11/2021
• Etablissement(s) : Centrale Lille Institut
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMET - Unité Matériaux et Transformations
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Ingénierie des Systèmes Polymères

Mots clés

Mots clés libres

Durabilité

Polymères

Ignifugation

Vieillissement

Durability

Polymers

Flame retardant

Ageing

Résumé

Le marché de la fabrication additive, bien que mature, est en pleine mutation. Par son utilisation de plus en plus répandue, ce procédé n'est plus seulement utilisé pour le prototypage rapide et tend à être employé pour la fabrication de pièces fonctionnelles. Une identification des besoins du marché a révélé que le secteur ferroviaire était un univers industriel où le nombre de pièces fonctionnelles non critiques est très important. Cependant, par le manque d'accès et de connaissance des matériaux hautes-performances, durables et imprimables, et du prix très élevés des matériaux actuellement disponibles (PEEK, PEI,…), les technologies additives mettent du temps à se déployer à grande échelle pour des pièces fonctionnelles. De plus, pour qu'un matériau puisse être utilisé à bord des véhicules ferroviaires, il doit respecter et répondre à des normes de sécurité incendie très strictes telles que l'EN 45545. Cette réglementation européenne sert à (1) diminuer la probabilité de survenue d'incendie à bord des véhicules ferroviaires, (2) limiter la propagation du feu en cas d'incendie déclaré, (3) minimiser les conséquences de l'incendie sur les passagers et (4) équiper et aménager le véhicule de manière à faciliter la sortie des passagers en cas d'incendie, pour qu'ils puissent atteindre une zone sûre. Au sein de ce cadre, un matériau a été développé pour répondre aux exigences de cette norme et l'aspect durable de ce matériau est étudié. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de garantir que le matériau ignifugé développé conserve sa fonctionnalité (ignifuge) dans le temps après sa mise en forme par fabrication additive.

The additive manufacturing market, although mature, is changing rapidly. With its increasing use, this process is no longer only used for rapid prototyping but tends to be used for the manufacture of functional parts. A market survey revealed that the railway sector is an industrial field where the number of non-critical functional parts is very important. However, due to the lack of access and knowledge of high-performance, durable and printable materials, and the very high price of currently available materials (PEEK, PEI, ), additive technologies take time to be deployed on a large scale for functional parts. In addition, for a material to be used on board rail vehicles, it must comply with and meet very strict fire safety standards such as EN 45545. This European regulation serves to (1) reducing the probability of occurrence fire aboard railway vehicles, (2) limiting the spread of a fire, (3) minimizing the consequences of the fire on passengers and (4) equip and arrange the vehicle with the purpose to facilitate the exit of passengers in case of fire, so that they can reach a safe area. Within this framework a material has been developed to meet the requirements of this standard and the durability aspect of this material is studied. Thus, this thesis aims to ensure that the flame retardant material developed retains its functionality (flame retardant) over time after its shaping by additive manufacturing.