La Fabrication Additive est un processus innovant qui transforme un modèle 3D numérique en un objet physique par ajout de couches successives d’une matière sans avoir recours à un outillage. Parmi toutes les techniques d’impression 3D, le frittage laser par SLS (Selective Laser Sintering) permet d’obtenir des pièces techniques aux formes complexes. A partir d’un lit de poudre, le polymère subit une fusion localisée, étage par étage, généralement réalisée par un laser CO2. C’est dans ce contexte d’innovation qu’en 2018 SDTech et le C2MA initiaient le projet POLIFRIL « POLymères Ignifugés FRIttés par Laser », cofinancé par les Fonds Européens de DEveloppement Régional (FEDER).
POLIFRIL a eu pour objectif de développer de nouvelles compositions de poudres dédiées à l’impression 3D par frittage laser SLS en se concentrant sur les produits à base de polyamide 12 et de retardateurs de flammes. Pour maîtriser un tel procédé, il est essentiel de contrôler les propriétés de la poudre utilisée en termes de réactivité thermique, d’écoulement ou de processabilité en lien avec
l’application finale. Pour ce projet, les pièces obtenues devaient notamment répondre à des spécifications de propriétés techniques et de réaction au feu. SDTech a ainsi apporté son expertise de la caractérisation et du façonnage des poudres. La taille et la forme de chaque échantillon ont pu être ajustées par des process :
• de micronisation (à jets d’air opposés et cryogénique)
• de mélange
• de tamisage
• de mise en forme (enrobage ou agglomération).
Les compositions comprenant un ou plusieurs additifs ont été comparées entre elles dans un premier temps, puis à des échantillons obtenus par thermocompression dans un second temps.
POLIFRIL a donc permis de démontrer que l’utilisation des retardateurs de flammes était possible avec le procédé SLS. Pour ce faire, il est toutefois primordial que les additifs puissent résister aux fortes élévations de températures localisées dues au faisceau laser. Par ailleurs, deux critères majeurs de faisabilité ont été mis en avant :
• l’écoulement de la poudre
• la possibilité d’utiliser une gamme de température
suffisamment large pour permettre la fusion du lit de
poudre.
Ainsi grâce au projet POLIFRIL, de nouvelles voies de fabrication de poudres innovantes pourront désormais être proposées pour intégrer des formulations à réaction au feu améliorée et des alliages à ténacité optimisée. « Dans le cadre du frittage laser par SLS, 90% des objets produits sont composés à base de polyamide. Un grand nombre de secteurs dont l’aéronautique et la défense sont concernés. A ce jour pourtant, aucune étude portant sur des matériaux composés de polyamide et de retardateurs de flammes n’avait été publiée. C’est désormais chose faite.», déclare Florence AYME, Responsable R&D à SDTech.
Un article est paru dans la revue Polymer Degradation and Stability. Vous pouvez retrouver l’abstract sur le portail des publications HAL IMT Mines Alès : https://hal.mines-ales.fr/hal-02917355
Crédit photo : Arnaud Regazzi - IMT Mines Alès