Impression 3D : conception et fabrication de pièces avec renforts composites locaux

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1 Impression 3D : conception et fabrication de pièces avec renforts composites locaux Innov Days Smart & Hybride : les composites de demain Bellignat 10 Julien Bajolet Entreprise : Centre Technique de la Plasturgie et des Composites

2 Plan I. Introduction La Fabrication Additive au PEP II. III. Composite Présentation de la MarkForged Résultats mécaniques Conclusions et perspectives 2

3 Introduction La Fabrication Additive au PEP

4 I. Introduction La Fabrication Additive au PEP Principe et applications du procédé SLM 4

5 I. Introduction La Fabrication Additive au PEP EOS M270 Volume de construction : 250 x 250 x 215 mm³ Précision : +/ mm Épaisseur des couches : 20 ou 40 µm EOS M290 Volume de construction : 250 x 250 x 325 mm³ Précision : +/ mm Épaisseur des couches : 30 à 80 µm Matériaux Acier Maraging CoCr Titane Inconel Aluminium 200 W 400 W Azote Machine EOS M270 Azote / Argon Machine EOS M290 5

6 I. Introduction La Fabrication Additive au PEP PRUSA i3, PRUSA Hephestos et Bukobot Volume de construction : 200 x 200 x 200 mm³ Précision : +/- 0.5 mm Épaisseur des couches : de 0.2 à 1 mm Température des buses : 240 C Plateau chauffant : 110 C Logiciel open source Machines «bon marché» Matériaux ABS PLA Nylon (PA) Matières souples Matières solubles (supports) Bois Cuivre Prusa i3 Bukobot 6

7 I. Introduction Application de la fabrication additive pour les composites Fabrication de noyaux solubles Fabrication de préformes pour surmoulage ou stratification 7

8 Composite L imprimante MarkForged

9 II. Composite Présentation de la MarkForged Caractéristiques techniques Volume de construction : 300 x 130 x 160 mm³ Précision : +/- 0.1 mm Épaisseur des couches : entre 0.1 et 0.2 mm Matériaux Nylon (PA) Fibres de verre Kevlar Carbone 9

10 II. Composite Présentation de la MarkForged Motifs de remplissage Hexagonal Triangulaire Linéaire Taux de remplissage de 0% (périmètre de la pièce) à 100% (pièce pleine) Nombre de tours pour le périmètre : résistance de la surface Hexa 100% Hexa 50% Hexa 10% Choix des renforts Nature de la fibre : fibres de verre, Kevlar ou carbone Orientation des fibres : choix couche par couche contrôle de l anisotropie Remplissage concentrique : choix du nombre de tours sur le périmètre de la pièce Remplissage UD Remplissage concentrique 10

11 II. Composite Qualification procédé Motif hexagonal : le plus rapide à fabriquer 11

12 II. Composite Qualification procédé Motif rectiligne: le plus résistant 12

13 II. Composite Qualification procédé Motif triangulaire : le plus homogène 13

14 II. Composite Qualification procédé Choix des orientations 14

15 II. Composite Qualification procédé Le motif rectiligne offre les meilleures propriétés Choix des propriétés en fonction du temps de fabrication Le choix du 100% de remplissage n offre pas la même densité effective en fonction du motif de remplissage 15

16 II. Composite Qualification procédé Renfort kevlar : concentrique 16

17 II. Composite Qualification procédé Renfort kevlar : UD 17

18 II. Composite Qualification procédé Renfort kevlar : stratifié 18

19 II. Composite Qualification procédé Le motif concentrique est simple à mettre en œuvre et offre les meilleures propriétés mécaniques Le choix de l orientation des fibres couche par couche permet de contrôler l anisotropie Le module des éprouvettes avec kevlar est jusqu à 50 fois supérieur au module maximal des éprouvettes en nylon 19

20 Conclusions et perspectives

21 III. Conclusions et perspectives Fabrication additive polymère et composites Tester de nouveaux matériaux Sous forme de granules, filaments Paramétrie du process Caractérisations mécaniques Procédés de parachèvement Modélisation numérique des pièces en tenant compte de la structure interne Prise en compte de la forme interne Prise en compte de la présence de fibres 21

22 Jeudi 22 octobre 2015 Merci de votre attention 22

23 Crédit photos : PEP Olivier GUERRIN PHOTOGRAPHE - LPKF 2, rue Pierre et Marie Curie BP 1204 Bellignat Oyonnax Cedex France : +33 (0) : +33 (0) fabrapide@poleplasturgie.com