L'impression 3D de polymères haute performance : de la théorie à la mise en forme

Dans le cadre d’un projet du Centre Technologique en Aérospatiale (CTA), les chercheuses et chercheurs de cette institution tentaient d’optimiser le processus de mise en forme de pièces d’aéronefs. Leur but était donc d’automatiser la production de ces pièces faites de polymères composites. Cette automatisation requiert une caractérisation des matériaux, c’est-à-dire l’étude des structures et des propriétés de ceux-ci. Or, la caractérisation des pièces en polymères composites doit se faire en utilisant un rhéomètre, un instrument permettant de mesurer les propriétés mécaniques de la matière. Cependant, les polymères composites employés par le CTA détruisent le porte-échantillon du rhéomètre après chaque test, ce qui n’est pas viable, car son coût est estimé à 1000$. Une solution envisagée a été la conception d’un porte-échantillon à usage unique. À cette fin, la technique de déposition en filament fondu a été employée comme méthode de mise en forme, car elle permet d’imprimer des polymères de haute performance qui possèdent des propriétés physiques pouvant endurer des conditions extrêmes sans subir des altérations indésirables. Ceux-ci permettraient d’obtenir des résultats de rhéologie reproductibles tout en minimisant les aberrances géométriques pouvant affecter la qualité des mesures prises.

Dans le cadre du projet réalisé à l’été 2022 en collaboration avec le groupe Laventure et le CTA, l’identification de plusieurs matériaux imprimables pouvant satisfaire les propriétés physiques désirées a été effectuée. Trois polymères candidats ont été élus : PEEK, PVDF et PEI. Ensuite, les paramètres d’impression de ces trois polymères ont été optimisés afin d’obtenir des résultats reproductibles. Grâce à ce procédé, il a été possible d’obtenir des pièces imprimées avec le PVDF. L’utilisation de l’impression par déposition en filament fondu (FDM) avec ces matériaux pourrait éventuellement mener à l’introduction de méthodes efficaces, rentables et plus avantageuses d’un point de vue environnemental pour remplacer certaines pièces à usage unique de divers instruments.