L’impression tridimensionnelle (3D) de biomatériaux a le potentiel de devenir une alternative écologiquement avantageuse par rapport à la fabrication conventionnelle basée sur des matériaux polymères dérivés du pétrole. Dans cette étude, une nouvelle technologie d’impression 3D est appliquée, combinant le durcissement aux ultraviolets (UV) et l’extrusion de pâte. Cette technique de fabrication hybride permet la fabrication de géométries complexes à partir de pâtes à taux de charge élevé. Le biocomposite développé vise des propriétés mécaniques adaptées en termes de résistance à la traction et à la compression. Il est composé d'acide acrylique, d'acétate de cellulose, d'α-cellulose et de silice fumée avec un taux de cellulose supérieur à 25 % en volume. Le matériau est extrudé avec une imprimante 3D développée en interne, équipée d'une source de polymérisation par lumière UV de 12 W, qui permet un durcissement et une extrusion simultanés. Deux stratégies de durcissement UV différentes ont été testées : postdurcissement sans durcissement simultané et postdurcissement avec durcissement simultané. La durée totale de durcissement aux UV est restée constante pour tous les échantillons. Des essais de traction conformément à la norme ASTM D638-14 Type 4, des essais de compression selon ASTM D695-15 et des essais de porte-à-faux ont été effectués. En conséquence, des échantillons sans retrait notable, une résistance à la traction appropriée (jusqu'à 17,72 MPa), des paramètres d'essai de compression compétitifs (jusqu'à 19,73 MPa) et un angle de porte-à-faux amélioré (augmentation de plus de 25°) ont été produits, conduisant à de nouvelles applications. et plus de liberté dans la conception grâce aux surplombs non supportés possibles plus élevés lors de l'utilisation du durcissement UV pendant l'impression. Globalement, un rayonnement UV constant pendant l’impression conduit à des propriétés mécaniques améliorées grâce à la possibilité de contourner la contrainte de profondeur de pénétration des UV. Il convient d'en tenir compte lors de l'extrusion de composites à base de photopolymères, en particulier pour les composants volumineux et complexes présentant un faible degré de translucidité.
Mots clés
impression en 3D ; Essais mécaniques ; Fibre naturelle ; Composites de fibres naturelles ; Biopolymères ; Extrusion de pâte assistée par UV ; biocomposite; impression en 3D; propriétés mécaniques; tests de surplomb ; plateforme open source
Voir également
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