Évolution de la microstructure et des attributs thermomécaniques du polyamide renforcé par fibre lors de l'impression 3D par modélisation par dépôt de fusion : Une étude de caractérisation complète

Résumé La modélisation par dépôt de fusion (FDM), un type de fabrication additive, est largement utilisée pour la conception de moules complexes, la fabrication d'outils en une seule pièce et le prototypage. Le processus FDM, notamment avec un filament renforcé par fibre, induit des changements complexes qui influencent la microstructure et les propriétés, soulignant la nécessité d'une compréhension approfondie pour maximiser l'utilisation du FDM. Cette étude examine de manière exhaustive les changements microstructuraux et les attributs mécaniques dans le polyamide (PA) et le polyamide renforcé par fibre de carbone (CF-PA) avant et après l'impression FDM. Grâce à diverses techniques de caractérisation, notamment la diffraction des rayons X, l'analyse thermogravimétrique, la calorimétrie différentielle à balayage, les tests de traction, la microtomographie (μ-CT) et la fractographie, des perspectives éclairantes ont été obtenues. Les résultats révèlent une rupture substantielle des fibres, entraînant une diminution de 33,03 % de la longueur moyenne des fibres du filament aux pièces imprimées. Les scans μ-CT par rayons X illustrent un alignement de fibre plus prononcé dans le filament CF-PA que dans l'échantillon imprimé CF-PA. L'analyse TG confirme environ 20 % en poids de CF dans le filament, avec des résidus négligeables dans le filament et les échantillons de PA purs. La DSC montre une stabilité thermique améliorée avec le renforcement par CF, tandis que la DRX confirme un comportement amorphe dans le filament et les pièces imprimées. Les tests de traction révèlent des propriétés anisotropes dans les échantillons FDM. L'ajout de CF courts augmente le module de Young mais diminue la résistance. L'examen des surfaces fracturées révèle différents modes de défaillance pour le filament et les coupons imprimés.