Essais sur des pièces cubique en Zircone

Une fois le four opérationnel, nous pouvons procéder au déliantage et au frittage des pièces imprimées en 3D.

Pour nos premiers essais du four, nous disposons de quatre pièces cubiques (marquées sur les faces X, Y, Z) imprimées en 3D avec du filament Zetamix Zircone blanc. Deux de ces pièces ont été réalisées avec l'imprimante à filament Raise 3D de notre espace de prototypage, tandis que les deux autres sont des échantillons fournis par le fabricant de filament en Zircone.

Pièces cubiques en Zircone imprimées au Fablab avec l’imprimante filament Raise 3D

Pièces cubiques 3 (droite) et 4 (gauche) en Zircone imprimées par le fabricant de filament Zetamix Nanoe

Après l'impression, nous obtenons des pièces dites "vertes" (green parts), qui sont un mélange de poudre céramique (particules d'oxyde de zirconium) et d'un système liant (polymère). À ce stade, il reste deux étapes supplémentaires : le déliantage et le frittage. Ces post-traitements permettent d'obtenir des pièces finales denses et composées uniquement de céramique.

La première étape de ce processus est le déliantage, qui vise à éliminer le liant de la pièce. Comme le système liant est généralement composé de plusieurs polymères, cette opération se déroule en plusieurs phases : le déliantage chimique et le déliantage thermique. Le déliantage chimique dissout le premier composant (soluble binder), tandis que le déliantage thermique brûle le second composant en l'exposant à des températures supérieures à sa température de dégradation.

Opération effectuée par F. ZOUHIR, le 04/06/2024

Déliantage chimique

Le déliantage chimique est une étape importante, car mal exécuter, celle-ci peut entrainer des fissures ou un phénomène de délaminage.

Le déliantage chimique concerne uniquement les filaments Zetamix céramique de type Zircone. 

Cette étape est primordiale, car elle crée des porosités dans la pièce. Ces porosités sont essentielles pour assurer le succès du déliantage thermique et du frittage.

Pour réaliser le déliantage chimique des pièces objets imprimés, nous avons utilisé le matériel suivant :

• Bain à ultrasons (option chauffage)

• Acétone

Mode opératoire :

Les pièces sont immergées dans un bain à ultrasons (on utilise uniquement l’option chauffage et non les ultrasons) contenant de l’acétone et chauffé à 40°C. Le chauffage permet d’accélérer le processus de déliantage. Cette étape est critique car un déliantage mal réalisé peut entraîner un phénomène de délaminage (fissures). Ce phénomène apparaît quand on enlève trop tôt la pièce du bain d’acétone.

Les fissures étant irréversibles, il est conseiller de laisser le plus longtemps possible la pièce dans le bain d’acétone (notamment lorsqu’on à doute).

Cette étape a été réalisée pour l’ensemble des pièces cubiques. La durée de trempage des pièces va varier en fonction de l’épaisseur de la pièce. En effet, le fabricant rapporte qu’il faut laisser immergées 4h la pièce par millimètre de parois pleine. Ainsi, pour une pièce de 20 mm, la durée d’immersion du cube dans l’acétone est de 80 heures pour éliminer la quasi totalité du liant du cube. Ainsi, pour notre première essaie nous avons tenter de 

Déliantage thermique et frittage