Les technologies FDM Haute Température

Microstructure des polymères

A l’échelle microstructurale, les polymères utilisés en FDM sont constitués d’un ensemble de chaines d’atomes entremêlées les unes dans les autres. Lorsque les polymères à l’état fondu refroidissent, une partie de ces chaînes peuvent s’organiser entre elles. La partie organisée constitue la phase cristalline du polymère tandis que la partie désorganisée constitue la phase amorphe. Le PEEK est un polymère possédant une phase cristalline (ce n’est pas le cas pour tous les polymères). La proportion de cette phase cristalline (le taux de cristallinité en %) dépend du passé thermique du polymère, c’est-à-dire des températures en jeux lors de sa mise en forme en filament. Les filaments PEEK ont donc un taux de cristallinité définie avant impression (généralement autour de 30%). Lorsque le filament est fondu puis extrudé, le passage de l’état fondu à l’état solide va modifier de nouveau le taux de cristallinité du PEEK. Ce taux dépendra alors des températures appliquées lors de l’impression.

Figure 1 : Chaines de polymère totalement amorphe (a) et présentant des phases cristallines (b)

Source : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2011_0023_BLAISE.pdf 

Impression du PEEK

Figure 2 : Impression PEEK avec la IEMAI Magic HT Max

Le PEEK est l’un des polymères les plus difficiles à imprimer par extrusion. Des conditions de température élevée doivent être réunis pour l’extrusion (>400°C) mais également pour le plateau et la chambre de fabrication (>110°C). Plus ces températures seront élevées et plus il sera facile de contrôler la cristallinité du PEEK et d’avoir un fort taux de cristallinité. Cette dernière joue un rôle important dans la qualité d’impression. Un PEEK avec un fort taux de cristallinité sera plus sujet aux effets de « warping », des températures élevées permettent d’atténuer ces effets.

Une pièce finale avec un PEEK à faible taux de cristallinité est donc plus facile à imprimer mais possède de moins bonnes propriétés mécaniques (contraintes de rupture plus faible). Il est possible d’effectuer un recuit dans des fours après impression pour modifier la cristallinité.

Note

La présence de fibre continue au sein d’une pièce en PEEK limite les effets de warping que l’on peut retrouver lorsque les températures de chambre et de plateau ne sont pas très élevées.

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