2024/01/20
Effect of in Situ Thermal Treatment on Interlayer Adhesion of 3D Printed Polyetherimide (PEI) Parts Produced by Fused Deposition Modeling (FDM)
Nguyen, Q.K.; Vuillaume, P.Y.; Hu, L.; Vachon, A.; Marcoux, P.L.; Robert, M.; Elkoun, S. (2023). Effect of in Situ Thermal Treatment on Interlayer Adhesion of 3D Printed Polyetherimide (PEI) Parts Produced by Fused Deposition Modeling (FDM). Materials Today Communications. In print.
Le polyétherimide (PEI) possède des propriétés mécaniques et thermiques remarquables qui en font un matériau haute performance prometteur pour une large gamme d’applications. Outre sa facilité de mise en œuvre, ses propriétés adhésives et son faible dégagement de fumée lorsqu’il est chauffé, le PEI est un matériau adapté à la fabrication additive. En raison de son faible coût, la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) est une technique de fabrication additive populaire pour l’extrusion de filaments thermoplastiques. En revanche, les pièces imprimées par FDM présentent des inconvénients comme une faible résistance mécanique, des imprécisions de forme, une porosité élevée, la formation de vides, des problèmes d’adhérence entre les couches et des propriétés anisotropes. L’objectif de cette étude était d’évaluer l’effet du processus thermique pendant l’impression sur la force d’adhésion entre les couches et les performances mécaniques du PEI. Le traitement thermique a été effectué sur un système de chauffage radiant à 390oC avec une vitesse d’impression de 35 mm/s. Dans cette étude, des pièces imprimées avec et sans système de chauffage radiant ont été caractérisées et analysées par microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie optique (MO), microtomographie à rayons X (µ-CT), profilométrie optique (OP), microscopie à force atomique (AFM), analyse mécanique dynamique (DMA) et essais de traction. Les résultats ont révélé que l’échantillon traité présentait une meilleure adhérence entre les couches imprimées. Les vides interfaciaux étaient moins visibles dans les échantillons traités. En outre, l’échantillon traité présentait une porosité plus faible (5 %) que l’échantillon non traité (8 %). Des augmentations de 183 % de la résistance à la traction, de 22 % du module d’élasticité et de 190 % de l’allongement à la rupture ont été observées pour les spécimens traités par rapport aux spécimens non traités.