Conclusion
Fabrication additive polymère par dépôt de filament fondu

Cet article s’est focalisé sur les étapes clés de la fabrication additive par extrusion d’un filament. Le principe de ce procédé est simple mais, bien que la robotisation soit importante dans les imprimantes 3D, il est nécessaire de maîtriser les étapes successives du procédé, la fusion/plastification dans le corps de chauffe, le dépôt du cordon puis son refroidissement et son soudage avec les cordons voisins. L’élément crucial reste l’extrudeuse qui assure le passage des états solide à liquide dans un espace centimétrique. Le temps de résidence du polymère dans le bloc de chauffe n’est que de l’ordre de quelques secondes. Là encore, comme dans beaucoup de procédés de fabrication d’objets en matière plastique, la rhéofluidification des polymères permet de créer des filaments de faibles diamètres avec des efforts modérés.

L’étude de la thermique dans l’extrudeuse montre que la vitesse d’alimentation du fil joue un rôle crucial sur l’échauffement et sur la force de remplissage. Il est possible de déterminer une vitesse d’extrusion limite pour éviter les blocages. Néanmoins, l’utilisation d’une imprimante FFF ne spécifie pas d’imposer la vitesse de remplissage ou d’extrusion. Dans son usage simple, l’utilisateur n’a qu’à spécifier la température de l’extrudeuse et celle du plateau d’impression ainsi que la valeur du gap entre la base de la buse et le substrat.

La forme du cordon déposé est un point clé. Elle dépend du rapport de vitesse U/V et du rapport entre le gap entre la tête et la surface d’impression et le diamètre de sortie de la buse. On a vu que, lorsque le gap est plus petit que le diamètre de buse, le cordon a une section de forme oblongue. À l’inverse, elle est plus proche d’une ellipse lorsque le gap est plus important que le diamètre de buse. Il est très important de maîtriser le refroidissement des cordons pour permettre une bonne adhésion entre filaments. Pour les polymères amorphes, on a vu que l’adhésion était d’autant meilleure que le temps passé au dessus de la température de transition vitreuse était grand. L’ouverture de l’impression 3D à des polymères techniques (en particulier semi-cristallins) nécessite de concevoir des imprimantes à contrôle de la température ambiante. De telles imprimantes existent déjà et ouvrent des perspectives prometteuses.

Le développement...