Micro-extrusion de pâtes céramiques respectueuses de l'environnement : relation entre formulation, imprimabilité, stratégie de dépôt et propriétés mécaniques des pièces frittées

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Micro-extrusion, Polymères naturels, Paramètres d’impression

Mots-clés

Extrusion (mécanique),

Biopolymères,

Imprimabilité,

Matériaux céramiques - Propriétés mécaniques

Le procédé additif de micro-extrusion, connu sous son appellation anglophone robocasting, permet de construire des pièces céramiques tridimensionnelles, aux formes complexes, selon une approche couche par couche. Son principe repose sur l'écoulement forcé d'une pâte à travers une buse étroite, dont l’ouverture est de l’ordre de la centaine de micromètres. Or, les additifs organiques usuellement introduits dans les formulations céramiques proviennent de l'industrie pétrochimique et sont potentiellement nocifs pour l'environnement et la santé des opérateurs. Dans ce contexte, ce projet s’est orienté vers le développement de pâtes céramiques respectueuses de l'environnement pour le procédé de micro-extrusion, conformément aux exigences de la chimie verte.La formulation de la pâte a été menée en utilisant de la poudre d'alumine comme matière minérale de référence. Afin de répondre aux besoins environnementaux, le choix s’est porté sur l’association d’un solvant aqueux avec des dispersants et liants d’origine naturelle. En parallèle, d’autres études ont été conduites pour mieux appréhender les défis propres au procédé. Le but de ces travaux est de proposer des formulations écoresponsables prêtes à l'emploi pour le milieu industriel. Pour ce faire, l'attention s’est notamment portée sur la détermination et la quantification de critères nécessaires à l'imprimabilité, en s’intéressant à la rhéologie, aux interactions entre les additifs et à la cohésion des systèmes céramiques au cours de leur mise en œuvre. De plus, l'influence du chemin de dépôt des cordons sur les propriétés mécaniques des pièces denses a été étudiée. Les pièces réalisées se caractérisent finalement par des propriétés élastiques similaires à ce qui s’obtient par des moyens plus traditionnels, en terme de procédé et/ou de formulation, ce qui est prometteur au regard de l’objectif environnemental.