Elaboration d'objets fonctionnels par micro-extrusion pilotée de polymères précéramiques

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Fabrication additive, SiC, Robocasting, Polymères précéramiques, Polycarbosilane

Mots-clés

Prototypage rapide,

Carbure de silicium

Le besoin de matériaux permettant l’amélioration des systèmes actuels en fonctionnant sous des contraintes de plus en plus extrêmes afin de relever les défis technologiques des prochaines décennies, notamment dans les domaines de l’énergie et de l’aérospatiale, induit la recherche de matériaux plus complexes et réfractaires. Le carbure de silicium (SiC) est identifié comme étant un tel matériau. Néanmoins, l’élaboration de pièce en SiC par fabrication additive se heurte à la complexité de densification de ce matériau sans application de charge mécanique extérieure et/ou d’ajout de frittage. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, c’est une voie chimique d’obtention de céramique, la voie Polymer-Derived Ceramics (PDCs) et son implémentation à la fabrication additive qui a été investiguée. La modification chimique d’un polycarbosilane par un complexe de bore a permis de préparer une formulation adaptée au robocasting à partir des poudres SiBC obtenues après pyrolyse. La seconde stratégie a permis de fabriquer des structures lattices à partir de formulations avec des comportements rhéofluidifiants composées de SiC/BN. Enfin, des formulations polymériques thermofusibles ont été développées permettant de mettre en forme des structures lattices et miroirs par Fused Deposition Modeling donnant lieu à des pièces SiC ou SiC/B4C après pyrolyse. L’ensemble des polymères ont été caractérisés par ATR-IRTF, ATG-MS, analyse élémentaire et le comportement des céramiques obtenues ont été caractérisé entre 1000 et 1800 °C par Raman, DRX, MEB-EDS.