Caractérisation rhéologique de mélanges métal-polymère pour la fabrication additive par extrusion de matière (MEX)

Louchene, Soumia (2026). Caractérisation rhéologique de mélanges métal-polymère pour la fabrication additive par extrusion de matière (MEX). Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La fabrication additive métallique par extrusion de matériau (Material Extrusion – MEX) suscite un intérêt croissant dans le domaine de la fabrication avancée en raison de sa capacité à produire des pièces complexes tout en réduisant les coûts de fabrication et le gaspillage de matière. Dans ce procédé, un mélange composé de poudre métallique et d’un système de liant polymère est extrudé à travers une buse chauffée puis déposé couche par couche afin de former la pièce finale. Les propriétés rhéologiques du mélange jouent un rôle déterminant dans la stabilité de l’extrusion ainsi que dans la qualité des pièces imprimées. Dans ce travail, le comportement rhéologique de différents mélanges métalliques utilisés dans le procédé MEX est étudié afin d’évaluer leur aptitude à l’impression. La caractérisation rhéologique est réalisée à l’aide d’un rhéomètre capillaire et d’un rhéomètre rotationnel en géométrie plaque-plaque, permettant de mesurer la viscosité des matériaux sur une large plage de taux de cisaillement représentative des conditions rencontrées pendant l’extrusion et le dépôt du matériau. Les résultats montrent que les mélanges étudiés présentent un comportement non newtonien caractérisé par une diminution de la viscosité lorsque le taux de cisaillement augmente. Cette propriété facilite l’écoulement du matériau lors de l’extrusion tout en permettant de maintenir une stabilité suffisante des cordons déposés après l’impression. L’étude met également en évidence l’influence de la composition du mélange sur ses propriétés rhéologiques et sur la qualité des pièces imprimées. Ainsi, les mélanges présentant un bon compromis entre une faible viscosité à fort cisaillement et une viscosité suffisamment élevée à faible cisaillement se révèlent les plus imprimables, car ils assurent à la fois une extrusion stable et une bonne tenue géométrique après dépôt.

Titre traduit

Rheological characterization of metal–polymer mixtures for material extrusion (MEX) additive manufacturing

Résumé traduit

Metal additive manufacturing based on Material Extrusion (MEX) has attracted increasing attention in recent years due to its ability to produce complex geometries while reducing manufacturing costs and material waste. In this process, a feedstock composed of metal powder and a polymer binder system is extruded through a heated nozzle and deposited layer by layer to build the final component. The rheological properties of the feedstock play a critical role in ensuring stable extrusion and achieving high-quality printed parts.

In this work, the rheological behavior of different metal-based feedstocks used in the MEX process is investigated in order to evaluate their printability. Rheological characterization is performed using a capillary rheometer and a rotational rheometer with a plate-plate geometry, allowing the viscosity of the materials to be measured over a wide range of shear rates representative of the conditions encountered during material extrusion and deposition. The results show that the studied feedstocks exhibit a non-Newtonian behavior characterized by a decrease in viscosity with increasing shear rate. This behavior facilitates material flow during extrusion while maintaining sufficient viscosity to ensure the stability of deposited filaments. The study also highlights the influence of feedstock composition on rheological properties and on the quality of printed parts. Thus, feedstocks exhibiting a balance between low viscosity at high shear rates and sufficiently high viscosity at low shear rates demonstrate the best printability, as they ensure both stable extrusion and good shape retention after deposition.

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 en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 77-82).
Mots-clés libres:	fabrication additive métallique, extrusion de matériau (MEX), mélange métallique, rhéologie, viscosité, rhéomètre capillaire, rhéomètre rotationnel, imprimabilité
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Demers, Vincent
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	14 juill. 2026 13:19
Dernière modification:	14 juill. 2026 13:19
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3946

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