Impression 3D d’outillages de grandes dimensions en polymères renforcés pour le moulage de pièces composites

Poisson-Guibert, Hugo (2023). Impression 3D d’outillages de grandes dimensions en polymères renforcés pour le moulage de pièces composites. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Grâce à la démocratisation de la fabrication additive durant la dernière décennie, le procédé de fabrication additive de grandes dimensions a pu voir le jour et se développe aujourd’hui à grands pas. Une dizaine de compagnies environ proposent un système d’impression de grandes dimensions. Cette technologie attire les industriels de différents secteurs qui s’interrogent sur les questions de performances, de rentabilité et d’impact environnemental de ce procédé.

L’objectif principal de ce projet est de maîtriser le procédé de fabrication additive de grandes dimensions afin d’optimiser et rendre viable l’impression d’outillage de grandes dimensions destinés à la fabrication de pièces en matériaux composites.

Pour cela, le projet est décomposé en trois étapes. Tout d’abord, il est nécessaire d’identifier les causes et conséquences des limitations du procédé en imprimant, à la verticale, un premier outillage de grandes dimensions. Ensuite, l’identification des limites du procédé, en particulier concernant la direction d’impression et l’angle de dévers, a permis de développer deux méthodes afin de pouvoir s’affranchir de celles-ci. La première méthode est l’impression dynamique, qui correspond à une impression non planaire combinée à une direction d’impression variable. La seconde consiste à imprimer avec une buse coudée à 45° pour contourner les limitations d’inclinaison de l’extrudeuse, ce qui permet une plus grande flexibilité. La dernière étape a permis de démontrer la validité des méthodes développées précédemment. Pour cela, un second outillage complexe a été imprimé avec la méthode standard d’impression verticale ainsi qu’avec la méthode d’impression dynamique afin de comparer les forces et faiblesses de chacune d’elles.

Le développement de nouvelles méthodes a ainsi permis d’assouplir les contraintes d’impression en proposant une amélioration matérielle (buse à 45°) et une amélioration logicielle (tranchage dynamique). De plus, l’impression des deux outillages a permis de mieux définir les limites actuelles du procédé avec ce type d’équipement.

Titre traduit

3D printing of large-scale tools in reinforced polymers for molding composite parts

Résumé traduit

Thanks to the democratization of additive manufacturing throughout the last decade, the large scale additive manufacturing process has emerged and is now growing by leaps and bounds. About ten companies offer a large-scale printing system. This technology is appealing manufacturers from different sectors, raising questions about the performance, cost-effectiveness, and environmental impact of this process.

The main objective of this project is to master the large scale additive manufacturing process in order to optimize and make viable the printing of large-scale tooling for the fabrication of composite parts.

To achieve this, the project is divided into three stages. Firstly, it is necessary to identify the causes and consequences of the process’s limitations by printing vertically a first large-scale tool. Secondly, the identification of the process limitations, particularly regarding the printing direction and overhang, has led to the development of two methods in order to overcome these. The first method is dynamic printing, which includes non-planar printing combined with variable printing direction. The second method consists of using a 45-degree angled nozzle to bypass the extruder’s inclination limitations, providing greater flexibility. The last stage demonstrated the validity of the previously developed methods. For this purpose, a second complex tool was printed using both the vertical printing method and the dynamic printing method to compare the strengths and weaknesses of each one of them.

The development of new methods has thus made it possible to alleviate the printing constraints by offering a material improvement (45-degree nozzle) and a software improvement (dynamic slicing). Furthermore, the printing of the two toolings has helped to better define the current limitations of the process with this type of equipment.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire". Comprend des références bibliographiques (pages 143-146).
Mots-clés libres:	fabrication additive de grandes dimensions, impression 3D, méthodes de conception/fabrication, outillage en polymères renforcés, fibres courtes
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Joncas, Simon
Codirecteur:	Codirecteur Gordon, Sébastien
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	16 janv. 2024 15:21
Dernière modification:	16 janv. 2024 15:21
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3334

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