L’étude menée par Jordan Lacorne vise à optimiser la technologie FFF (Fused Filament Fabrication) pour la fabrication de pièces métalliques. Ce procédé, couramment utilisé pour les matériaux plastiques, reste peu développé pour les métaux, en particulier les aciers martensitiques comme l’acier H13.
La thèse s’est concentrée sur trois axes principaux :
Résumé :
Le procédé FFF (Fused Filament Fabrication) est une technique de fabrication additive pour créer des pièces métalliques à moindre coût. Il comprend plusieurs étapes : l’élaboration et la fabrication des filaments composé d’une matrice polymère et de poudre métallique, l’impression des pièces dites vertes, le déliantage consiste à retirer la matrice polymère soit par dissolution par solvant, soit par dégradation thermique, le frittage densifie les pièces laissées poreuses après le déliantage. L’entreprise Nanoe, spécialisée dans les filaments céramiques, cherche à étendre son expertise aux pièces métalliques, notamment en acier H13. L’optimisation des formulations ainsi que l’amélioration des étapes de post-impression sont primordiaux pour la technologie FFF. L’objectif principal de cette thèse était de caractériser l’ensemble du procédé afin de l’améliorer. Pour cela, les travaux de thèse se sont articulés autour de trois axes : déterminer les propriétés mécaniques et rhéologiques requises pour obtenir des filaments imprimables ; optimiser le déliantage tout en évitant l’apparition des défauts ou des contaminations ; obtenir des pièces denses. L’étude de l’influence des modules de stockage G’ et de perte G” sur l’écoulement du feedstock lors de l’impression et la tenue de la pièce lors du déliantage a permis de définir les additifs utilisés dans le feedstock. Puis, L’optimisation du déliantage vise à réduire le temps de cycle tout en prévenant les défauts. Un nouveau cycle de déliantage a été mis au point, tenant compte des températures de dégradation des liants et des vitesses adaptées. Enfin, les recherches ont approfondi les paramètres de frittage de l’acier H13, en observant les effets sur la porosité et la microstructure, notamment grâce à des suivis dilatométriques et des analyses au MEB. Les résultats ont permis de mieux comprendre les mécanismes de densification et l’impact du taux de carbone sur la microstructure finale.
Ce projet de recherche répond à un enjeu stratégique pour Nanoe, spécialiste des poudres et filaments céramiques, qui cherche à élargir son offre à la fabrication de pièces métalliques par impression 3D. L’objectif est de proposer des solutions à la fois efficaces et économiques pour la production de pièces métalliques complexes, adaptées aux exigences industrielles.
Ces travaux apportent des avancées significatives dans le domaine de la fabrication additive métallique. En optimisant les paramètres de formulation, de déliantage et de frittage, cette recherche contribue à rendre le procédé FFF plus fiable et performant.
Cette soutenance illustre l’engagement d’ECAM LaSalle dans des projets de recherche appliquée en lien avec les besoins des industriels, et met en lumière l’importance des partenariats entre le monde académique et les entreprises pour faire avancer les technologies de demain.