Optimisation du gonflement de l'extrudat pendant le processus de fabrication additive par extrusion

Le gonflement à la filière est l'expansion du diamètre de l'extrudat à la sortie de la filière, résultant du fait que la fusion de polymère ou d'encre subit une contrainte de cisaillement élevée en raison du flux provoqué par la pression, du phénomène de relaxation viscoélastique et de l'étirement et de l'orientation des chaînes moléculaires dans la direction d'écoulement. Le gonflement à la filière affecte la précision dimensionnelle et la liaison intercalaires, et il est crucial de comprendre et de contrôler ce phénomène pour une fabrication de haute précision. Il peut être influencé par de multiples facteurs, y compris les propriétés des matériaux et les paramètres de traitement qui peuvent être couplés, et il est difficile de comprendre pleinement leurs effets. Pour minimiser ou contrôler le gonflement de l'extrudat, il est nécessaire d'identifier la combinaison optimale des paramètres de processus en utilisant des plans expérimentaux orthogonaux. Dans cette étude, le Design Expérimental Orthogonal est utilisé pour optimiser le gonflement de l'extrudat pendant la fabrication additive par extrusion MEX de matière de polylactique biodégradable. Cela permet d'examiner systématiquement l'influence de multiples paramètres de processus et de leurs interactions sur le ratio de gonflement, en utilisant un nombre minimal d'expériences. La simulation du gonflement pendant l'extrusion avec COMSOL Multiphysics nécessite de combiner la dynamique des fluides computationnelle et la méthode des niveaux avec la modélisation rhéologique du matériau extrudé. Les résultats et les analyses de la simulation numérique ont été utilisés pour prédire et optimiser le gonflement de l'extrudat dans le processus MEX.