Base de connaissances

Demers, V.; Miclette, O.; Côté, R.; Brailovski, V. (2022). Material Extrusion Additive Manufacturing of Low-Viscosity Metallic Feedstocks: Performances of the Plunger-Based Approach. Preprint.

Ces dernières années, une attention grandissante a été portée à la fabrication additive par extrusion de polymère hautement chargé (MEAM-HP). En effet, les imprimantes 3D polymère conventionnelles, qui sont peu coûteuses et facilement disponibles, peuvent facilement être adaptées pour une utilisation avec des filaments de polymères chargés de poudre métallique. Cependant, la fabrication de ces derniers prend du temps et leurs formulations diffèrent des charges d’alimentation MIM régulières (injection de poudre métallique, metal injection molding); ces filaments se caractérisent une plus faible viscosité et des teneurs en élastomères plus élevées; des efforts importants sont donc nécessaires pour optimiser les conditions de déliantage et de frittage. Toutefois, des imprimantes MEAM-HP, munies de vis et de piston, peuvent traiter les matières premières MIM disponibles et appliquer les procédures de déliantage et de frittage. Dans cette étude, une extrudeuse à piston avec un volume de construction de 100 mm de diamètre et 250 mm de hauteur a été développée pour imprimer une matière première MIM à faible viscosité composée de 65 % de poudre 17-4PH, 23 % de cire de paraffine, 10 % d’éthylène-acétate de vinyle et 2 % d’acide stéarique (tous en % vol). L’étalonnage de l’imprimante et les procédures d’optimisation du processus sont détaillés. La précision cinématique de la plate-forme de construction a révélé un écart maximal de 29 et 92 µm dans les directions verticale (Z) et horizontale (XY), respectivement.  Avant l’impression, une densité relative de la charge d’alimentation de 99,8 % a été obtenue en utilisant une procédure de dégazage d’une minute. Lors de l’impression, une température de plateforme de fabrication de 52,5°C a été utilisée et une température d’extrusion de 85°C a conféré à la matière première une viscosité de 142 Pa·s à un taux de cisaillement de 180 s -1 (buse Ø0,4 mm E3D V6, débit 1 mm 3 /s). Des mesures indirectes de la pression d’extrusion à l’aide d’une cellule de charge positionnée sous le piston ont permis de maximiser la précision des séquences de démarrage/arrêt en ajustant les volumes de rétraction. Une technique de chevauchement des chemins d’impression a été introduite pour éliminer les vides typiques à l’extrusion MEAM entre les lignes imprimées. Enfin, six pièces présentant des géométries complexes ont été imprimées pour valider la capacité de l’imprimante à produire des composants fonctionnels à l’aide de matières premières MIM conventionnelles à faible viscosité.

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