La fabrication additive (FA), également appelée impression 3D, est le procédé de création de structures ou de composants tridimensionnels à partir d'une base, généralement couche par couche. C’est un procédé de fabrication de plus en plus populaire, mais pour qu'il soit réussi, il demande une caractérisation minutieuse des matières premières des composants, comme les poudres métalliques et les poudres de polymères. Pour répondre à ce besoin, Malvern Panalytical propose des solutions de caractérisation couvrant une grande partie des principaux procédés de FA et matériaux utilisés, dont :


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Pourquoi la caractérisation des matériaux est-elle importante ?

Les propriétés d'un composant fabriqué de manière additive dépendent fortement de sa microstructure sous-jacente. Elle dépend à son tour des propriétés des matières premières (métaux, polymères) et des conditions du procédé utilisées. Dans les procédés fixes, la plus grande source de variation provient des matériaux. Des propriétés de matériau irrégulières entraînent des propriétés de composant fini irrégulières. Pour produire des composants de fabrication additive de qualité constante, il est donc essentiel que les fabricants puissent comprendre et optimiser les caractéristiques  de leurs poudres métalliques, poudres polymères ou autres matériaux comme la céramique et les résines polymères.

Quelles sont les caractéristiques importantes ?

Cela dépend du procédé de fabrication additive utilisé et du type de matériaux employé. Par exemple, dans les procédés sur lit de poudre métallique, tels que la projection de liants et la fusion sur lit de poudre, la taille des particules et la forme des particules sont essentielles, car elles influent sur l'écoulement et le tassement de la poudre. L'analyse chimique est également très importante dans ces procédés, en particulier pour les poudres métalliques, car la poudre doit respecter la composition de l'alliage du matériau spécifié, qui peut affecter les propriétés de la pièce finie. 

La structure cristallographique est une autre caractéristique importante pour les métaux, car les cycles rapides de chauffe et de refroidissement utilisés dans certains procédés de FA peuvent entraîner des changements de phase et générer des contraintes résiduelles, qui peuvent alors avoir un impact sur les propriétés mécaniques telles que la durée de vie en fatigue. Enfin, pour les matériaux polymères, qui sont utilisés dans plusieurs procédés de fabrication additive, la structure polymère (ramification, cristallisation) peut influer sur les propriétés liquides et solides, y compris la viscosité, le module et les propriétés thermiques. 

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Quelles sont les solutions proposées par Malvern Panalytical ?

Pour aider les fabricants d'additifs à caractériser les matériaux, nous proposons plusieurs outils d'analyse. Pour l'analyse de la taille et de la forme des particules, nous proposons le Mastersizer 3000 et le Morphologi 4, des instruments de paillasse avec un niveau d'automatisation élevé. Le Mastersizer 3000 utilise la diffraction laser pour mesurer la distribution granulométrique. Cette technique peut également être réalisée en ligne à l'aide de notre instrument Insitec. Pour l'analyse de la forme des particules, le système d'imagerie automatisé Morphologi 4 utilise une caméra numérique pour capturer des images 2D de haute qualité des particules dispersées et fournit des informations sur la taille et la forme de particules spécifiques.

Pour l'analyse élémentaire, nous proposons des solutions de fluorescence X (XRF), disponibles dans les variantes posées au sol (Zetium) et sur paillasse (Epsilon) pour s'adapter aux exigences de l'application. Pour aider dans le domaine de l'analyse structurale et cristallographique, la diffraction des rayons X (XRD) est notre solution principale que nous proposons également pour les systèmes posés au sol (Empyrean) et sur paillasse (Aeris). Enfin, pour déterminer la masse molaire et la structure des matériaux polymères, l'Omnisec est notre solution principale utilisant la chromatographie par perméation de gel.

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