2023/01/24
A comprehensive methodology to support decision-making for additive manufacturing of short carbon-fiber reinforced polyamide 12 from energy, cost and mechanical perspectives
Le Gentil, T.; Therriault, D.; Kerbrat, O. (2022). A comprehensive methodology to support decision-making for additive manufacturing of short carbon-fiber reinforced polyamide 12 from energy, cost and mechanical perspectives. Research Square (preprint).
Comparativement aux méthodes de fabrication traditionnelle, les technologies de fabrication additive (FA) permettent de contrôler le dépôt de matériau tout en limitant sa consommation. La FA a connu, au cours des dernières années, une croissance significative, et ce grâce à sa capacité de personnalisation et au rapport résistance/masse élevé. La recherche se concentre principalement sur l’amélioration de la précision d’impression et l’augmentation de la productivité. Il y a donc un manque au niveau des analyses approfondies portant sur la consommation d’énergie des imprimantes FFF pour la fabrication de composites. De fait, nous avons développé une méthode expérimentale, basée sur l’analyse des flux, pour mesurer l’impact de la température sur les coûts, la consommation d’énergie et la résistance à la traction des pièces composites fabriquées par FFF. L’utilisateur doit pouvoir améliorer l’efficacité de l’impression FFF notamment en ce qui a trait aux aspects économiques, énergétiques et techniques et ce en se basant sur des recommandations relatives à l’utilisation de l’imprimante. Cette étude confirme que la combinaison d’indicateurs économiques et techniques traditionnels (coût total et résistance à la traction) à des indicateurs énergétiques émergents (consommation d’énergie spécifique) peut être appliquée avec succès à la fabrication additive pour fournir une vue d’ensemble de l’impact des paramètres d’impression. Les résultats fournissent des informations permettant de soutenir les recherches d’optimisation en fonction des besoins et des objectifs. À titre d’exemple, il a été montré que pour des paramètres opératoires différents, une pièce pouvait présenter des propriétés de traction similaires alors que la consommation d’énergie pouvait varier de 20%.