Le champ magnétique affecte l’alignement des fibres d’une pièce imprimée en 3D

Des chercheurs de l’Institut des matériaux haute performance de l’Université d’État de Floride et du FAMU-FSU College of Engineering ont récemment réalisé une étude qui montre que l’utilisation de champs magnétiques à proximité d’une imprimante 3D peut changer l’alignement des fibres à l’intérieur de la pièce en cours d’impression. Une découverte qui pourrait permettre de produire des composants beaucoup plus résistants – l’ajout de fibres de carbone par exemple à un polymère “classique” vient en effet augmenter la solidité de la pièce finale. Des travaux de recherche particulièrement intéressants pour des applications d’ingénierie.

Depuis quelques temps, on entend beaucoup parler d’impression 3D composite, une méthode qui permet de créer des pièces avec un matériau renforcé en fibres, le plus souvent de carbone mais aussi de verre ou d’aramide. On vient ajouter à la matrice du matériau – souvent un polymère comme le PLA par exemple – des fibres plus ou moins longues pour obtenir des propriétés mécaniques plus intéressantes. Mahuparna Roy, récemment diplômée d’un doctorat en ingénierie, et Tarik Dickens, professeur associé de génie industriel et de fabrication, se sont tous les deux penchés sur cette question et ont découvert qu’un champ magnétique pouvait optimiser le placement des fibres dans la matrice et donc la résistance finale de la pièce.

La fibre de carbone est la plus utilisée en impression 3D

Champ magnétique et impression  3D

Ce procédé a été baptisé “impression 3D magnéto-assistée” : les chercheurs expliquent qu’ils ont appliqué un champ magnétique juste à côté de la buse de l’imprimante, leur permettant alors de créer des pièces avec des fibres orientées perpendiculairement au flux de la buse. Traditionnellement, les fibres qui sont extrudées sont orientées parallèlement à l’extrusion. Mahuparna Roy ajoute : “Les matériaux imprimés en 3D ne sont pas solides en eux-mêmes car ce ne sont que des couches de plastique superposées. La lacune dans le monde de la recherche est d’améliorer les propriétés mécaniques. Avec des propriétés mécaniques améliorées, vous pourriez créer des solutions pour n’importe quel type d’application, en fonction de ce que cette application particulière exige.” 

Les différents tests menés par les scientifiques auraient également analysé comment la vitesse d’impression, l’intensité du champ magnétique et la forme des buses affectaient la capacité à modifier l’alignement des fibres. Typiquement, plus le matériau d’impression 3D est visqueux, plus le champ magnétique nécessaire au réalignement des fibres magnétiques doit être fort. Autre conséquence, la vitesse d’extrusion est élevées, moins les fibres seront réalignées correctement. Il faudrait donc maîtriser cette vitesse pour obtenir un meilleur résultat.

Mahuparna Roy a mené les travaux de recherche : le champ magnétique aurait donc une carte à jouer dans l’alignement des fibres

Mahuparna Roy conclut : « Il existe encore beaucoup de lacunes à combler en ce qui concerne les matériaux qui peuvent être utilisés et les imprimantes qui peuvent être utilisées en conjonction avec eux. Nous envisageons par exemple d’utiliser des plastiques contenant des particules de métal. Nous voulons combiner deux grands groupes de matériaux d’impression 3D pour créer un nouveau matériau qui vous donnera une fonctionnalité supplémentaire pour la fabrication de n’importe quelle pièce. »

Ce qui est sûr c’est que les matériaux composites sont davantage prisés par le secteur de la fabrication additive, ouvrant le champ des possibles pour tous les industriels. Vous pouvez retrouver davantage d’informations ICI. N’hésitez pas à partager votre avis sur ce lien entre champ magnétique et impression 3D dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !