Loi de comportement pour des composites polymères en impression UV – UVLightComposites

L'impression 3D est une technique innovante pour la fabrication d'objets microscopiques en or macroscopique aux formes complexes. Selon la technologie employée, les matériaux sont des métaux, des céramiques ou des polymères. Au cours de l’impression, le matériau se transforme d’une phase liquide en une phase solide et le processus est accompagné par des changements de température importants des propriétés thermomécaniques du matériau. Le processus conduit à des gradients dans les propriétés du matériau et des contraintes résiduelles, qui influencent le comportement mécanique et la forme de la structure imprimée d’une manière désirable ou indésirable. Puisque les matériaux traités sont inélastiques, ces phénomènes dépendent des paramètres des processus d'impression et de post-traitement. En raison du manque de compréhension, des lois de comportement et des outils de simulation appropriés, ces problèmes sont résolues avec des méthodes empiriques et coûteuses comportant des séries d’essais et des corrections consécutives.

Afin de maîtriser les coûts, ce projet franco-allemand de recherche fondamentale est axé sur l'impression 3D de polymères chargés avec durcissement exothermique sous rayonnement ultraviolet d’une longueur d'onde appropriée. Nos principaux objectifs sont de comprendre, de modéliser, de simuler et d'optimiser les processus d'impression et de cuisson post-impression des structures en polymères chargés. En conséquence, le programme démarre avec une étude expérimentale détaillée du processus de durcissement induit par le rayonnement UV des polymères chargés et non chargés. On s’intéresse principalement à des mesures calorimétriques, rhéologiques et de dilatation. Des éprouvettes chargées et non chargées seront analyses dans différents sujets du travail en fonction des paramètres du procès comme la température, l’intensité UV, temps d’expositions et de repos, l’épaisseur des couches, etc. Les données permettront d’établir un modèle de comportement thermoviscoélastique, thermodynamiquement compatible, en incluant l’influence de la cuisson UV sur les propriétés avec des modèles de type Kamal-Sourour Si la température de transition vitreuse est dépassée, la diffusion sera également prise en compte. Les paramètres seront identifiés à partir des mesures et il sera inclus dans des codes éléments finis standard. La distribution et la géométrie des chargés dans les éprouvettes imprimés sera analyse par microscopie électronique et l’influence des charges sur le comportement par des essais dynamiques et de fluage. Le croisement des informations permet la création d’un volume élémentaire représentatif et la comparaison du comportement homogénéisé par éléments finis avec le modèle thermoviscoélastique établi.

Dans la partie finale du projet on appliquera la modélisation complète de la chaine d’impression à des structures simples. On s’intéressera particulièrement à l’évolution de la forme de la structure et des contraintes résiduelles. La validation de la chaine d’impression fournira des paramètres optimaux d’impression en contrôlant les contraintes résiduelles et en gardant la forme dans des tolérances admissibles.