Formulations de composites à base de liants basse température type géopolymère à base d'argilite et de différents renforts : réalisation d'une pièce par fabrication additive

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Géopolymère, Wollastonite, Fabrication additive, Coulage, Procédé, Changement d’échelle, Viscosité, Propriétés d’usage

Mots-clés

Composites,

Fibres de verre,

Formulation (génie chimique),

Prototypage rapide,

Impression 3D,

Composites - Extrusion,

Viscosité

Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet Cigéo (Centre industriel de stockage géologique de déchets radioactifs) et étudie des voies d’optimisation pour les chemisages des alvéoles de stockage des déchets radioactifs de haute activité (HA). Des matériaux composites à matrice et renforts inorganiques sont une des voies d’innovation envisagées en alternative aux matériaux métalliques pour la réalisation du chemisage. L’utilisation de matériaux de type géopolymères renforcés par des éléments non organiques pourrait répondre aux critères souhaités. L’ajout de wollastonite et de fibres de verre à une matrice géopolymère a tout d’abord permis de contrôler la viscosité et de l’adapter à une mise en forme par coulage ou par fabrication additive tout en assurant une tenue mécanique satisfaisante du matériau consolidé. Des résistances mécaniques en compression et en flexion allant respectivement jusqu’à 101 MPa et 20 MPa ont pu être obtenues. Pour tester la solution extrudée à l’échelle ½, un système d’impression 3D a ensuite été développé. Une tête d’extrusion spécifique a été conçue et intégrée à une cellule robotique 6 axes. Le contrôle et l’identification des paramètres d’impression et des paramètres matériaux ont finalement permis la maitrise du pilotage du procédé et l’impression de structures en composite géopolymère à l’échelle ½ (ɸ = 35 cm).