Formations sur mesure en plasturgie

Objectif : Posséder une vue d’ensemble des matériaux, des procédés et des activités reliées au secteur de la fabrication additive.

Durée : 7 heures

• L’histoire de l’impression 3D depuis sa naissance en 1987 jusqu’à aujourd’hui.
• La situation économique et technologique actuelle dans le domaine de la FA
• Les principales entreprises œuvrant en impression 3D (mondialement et au Québec).
• Les secteurs d’activité favorables à l’utilisation de la fabrication additive
• Présentation sommaire des différentes technologies d’impression 3D
• Présentation sommaire des matériaux disponibles en fabrication additive
  • Thermoplastiques et thermodurcissables
  • Les métaux et les alliages à base de métaux
  • Les matériaux composites
  • Les céramiques
• Changement de philosophie lors de la conception d’un produit dédié à la l’impression 3D
• Les principales étapes du processus de réalisation d’un projet en FA
• Présentation des lieux de formation, des centres de recherche et des sources de références en FA
• Zone de viabilité économique de l’impression 3D versus les procédés de fabrication traditionnels
• Une visite des installations du laboratoire d’impression 3D du Cégep de Thetford et des laboratoires du Centre de Technologie Minérale et de Plasturgie (CTMP)
• Démonstration du démarrage d’une production en fabrication additive pour les technologies de dépôt de filament fondu (FFF) et de stéréolithographie (SLA).

Objectif : Comprendre les notions de base de la chimie des polymères et l’influence de la structure moléculaire sur les propriétés mécaniques et physiques. Connaitre sommairement le fonctionnement des principaux équipements permettant de caractériser les propriétés d’un plastique utilisé en fabrication additive.

Durée : 7 heures

• Présentation des deux grandes familles de polymères (thermoplastique et thermodurcissable)
• Présentation des notions de base sur la chimie des polymères thermoplastiques
  • La composition chimique et la structure moléculaire d’un polymère thermoplastique
  • Les monomères, les oligomères, les chaines linéaires et ramifiées,
  • Les structures moléculaires amorphe et semi-cristalline,
  • Un survol rapide des procédés de synthèse,
  • Le degré de polymérisation,
  • Les liaisons intramoléculaires et intermoléculaires,
  • L’enchevêtrement l’orientation moléculaire et la relaxation,
  • La transition vitreuse, la fusion et la cristallisation,
  • La plastification et l’hydrolyse en avec le séchage des polymères.
  • Les causes de la dégradation des polymères
  • Lien entre la structure moléculaire et les propriétés mécaniques, thermomécaniques, rhéologiques ainsi que certaines propriétés physiques comme la transparence et la stabilité dimensionnelle.
• Présentation de la composition chimique et la structure moléculaire d’un polymère thermodurcissable
  • La réticulation
  • Le procédé de synthèse par photo-polymérisation.
  • Présentation sommaire des propriétés mécaniques, thermomécaniques, rhéologiques ainsi que certaines propriétés physiques (comme la transparence et la stabilité dimensionnelle par exemple)
• Présentation de structures moléculaire pour les élastomères thermoplastiques et thermodurcissables.
• Présentation des notions de bases sur les différents types de vieillissements observés pour les polymères thermoplastiques et thermodurcissables.
• Présentation sommaire des équipements fréquemment utilisés pour caractériser les polymères :
  • Calorimètres différentiels à balayage (DSC)
  • Analyse thermogravimétrique (TGA)
  • Le microscope électronique à balayage (MEB)
  • Mesure de l’indice de fluidité (plastomètre)
  • Mesure du taux d’humidité
  • Mesure de la densité
  • Essai de traction et/ou de flexion
  • La température de fléchissement sous charge
  • Essai de résistance aux chocs (Izod / Charpy)

• Étude du fonctionnement, des avantages et des inconvénients, des principaux fournisseurs, des matériaux utilisés, des coûts d’acquisition, des équipements périphériques requis et les règles de sécurité à prévoir pour chacun des procédés suivants :
• La photopolymérisation en cuve (VAT photopolymerization)
  • Appareil de stéréolithographie ou SLA (stereolithography apparatus)
  • Traitement numérique de la lumière ou DLP (Digital Light Processing)
  • Traitement numérique de la lumière en continu ou CLIP (Continuous Liquid Interface Production)
• L’extrusion de matière (material extrusion) :
  • Dépôt de filament fondu ou FDM (Fused Deposition Modeling)
  • Procédé Freeforming d’Arburg ou APF (Arburg plastic Freeforming)
• La stratification de couches (sheet lamination) :
  • Modélisation d’objets laminés ou LOM (Laminated Object Manufacturing)
• La fusion sur un lit de poudre (powder bed fusion)
  • Frittage sélectif par laser ou SLS (Selective laser sintering)
  • Fusion sélective par laser ou SLM (Selective Laser Melting)
  • Fusion par faisceau d’électrons ou EBM (Electron Beam Melting)
  • Fusion multi-jets ou MJF (Multi jet fusion)
  • Frittage laser direct des métaux ou DMLS (Direct metal laser sintering)
• La projection de matière (material jetting)
  • Modelage à jets multiples ou MJM (MultiJet Modeling ou Polyjetting)
  • Jet de nanoparticules ou NPJ (nanoparticle jetting)
  • Goutte sur demande ou DOD (drop on demand)
• La projection de liant (binder jetting)
  • Jet de liant ou BJ (binder Jetting)
• Le dépôt de matière sous énergie concentrée (direct energy deposition)
  • Le formage LENS (Laser engineering net shape)
  • La fusion par faisceau d’élections ou EBAM (electron beam additive manufacturing)

Objectif : Comprendre l’ensemble des informations requises permettant de sélectionner le meilleur matériau pour une application spécifique en fabrication additive.

Durée : 7 heures

• Présentation des grandes familles de matériaux et des sous familles souvent utilisées en impression 3D :
  • Polymères (thermoplastiques de grande diffusion, technique et haute performances, thermodurcissables, élastomères thermoplastiques et thermodurcissables, bioplastiques)
  • Métaux (aciers à outils, aciers inoxydables, titane (pur), alliages à base de titane, d’aluminium, de nickel, de cobalt et de cuivre, l’or, l’argent, le platinum, le palladium, le tantalum, etc.)
  • Céramiques (poreuses et vitrifiées)
  • Matériaux composites
  • Autres (cires, matériaux biocompatibles, etc.)
• Les entreprises œuvrant dans la fabrication des consommables
• Coûts d’approvisionnement des matériaux fréquemment utilisés en FA.
• Traitements requis avant l’utilisation de certains matériaux (ex. : séchage des polymères)
• Contraintes particulières telles que la péremption de certains consommables.
• Les traitements complémentaires requis après l’étape de l’impression 3D
• Les principales propriétés physiques des matériaux utilisés en FA telles :
  • Les propriétés mécaniques et thermomécaniques,
  • La résistance chimique
  • Les propriétés physiques (propriétés optique, conductivité électrique et thermique, masse volumique, fini de surface, etc.), la biocompatibilité, etc.
• Introduction sur les charges, les additifs et les renforts souvent utilisés dans les matériaux en FA pour accroître certaines propriétés physiques ou mécaniques.
• Des notions de base sur le développement durable et l’analyse du cycle de vie (réutilisation des matériaux, le recyclage, la biodégradation et le compostage).
• Les règles de sécurités à respecter lors de l’utilisation des matériaux
• Sélectionner le meilleur matériau en fonction des requis d’un client (précision dimensionnelle, propriétés mécaniques ou physiques, fini de surface, matériaux, coûts de production.

Objectif : Connaitre les différentes étapes du processus de conception d’une pièce et être en mesure d’adapter les règles de conception en fonction de la technologie d’impression 3D utilisée pour fabriquer l’objet.

Durée : 7 heures

• Les principales étapes du processus de conception d’un produit dédié à la FA
• Présentation d’exemple pour sensibiliser au changement de philosophie requis lors la conception d’un produit qui sera fabriqué par impression 3D versus les procédés de fabrication traditionnels • Le contenu d’un cahier des charges
  • Analyse des besoins
  • Construction de l’arbre fonctionnel
  • L’analyse technique
  • L’analyse socio-économique
  • Élaboration et sélection des concepts préliminaires
• Les différentes règles de conception d’un produit en fonction de la technologie d’impression 3D utilisée :
  • Épaisseur minimale d’une paroi (mur supporté / mur non supporté)
  • Angle max. surplombs et utilisation des supports
  • Dimensions minimales des petits détails par embossage ou gravure
  • Diamètre minimal d’un trou ou d’un poteau cylindrique
  • Jeu fonctionnel entre les composants d’un assemblage
  • Distances maximales des ponts horizontaux
  • Trous d’évacuation (résines et poudres)
  • Tolérances dimensionnelles
  • L’importance des congés et des arrondis
• Le fonctionnement des techniques de stimulation de la créativité telles que le brainstorming, le focus group, la veille technologique
• Les concepts de base reliés au développement durable, à l’écoconception, à l’analyse de cycle de vie (ACV) et à l’économie circulaire.
• Réunir les informations requises pour la rédaction du devis de production.

Objectif : Comprendre les différents paramètres d’impression 3D et réaliser l’impression 3D d’un objet avec le procédé de dépôt de filaments fondus (FFF ou FDM).

Durée : 7 heures

Section théorique :

• Connaitre les principaux paramètres ajustables dans un logiciel de tranchage pour une imprimante à configuration ouverte de dépôt de filament fondu (FFF ou FDM)
• Température de la buse, du plateau et de la chambre
• Taux de remplissage
• Vitesse d’impression
• Choix du diamètre des buse d’extrusion en fonction de la pièce à imprimer
• Purge et succion (retraction)
• Épaisseur des couches
• Gestion des supports
• Autres fonctions (coasting, wipe nozzle, etc.)
• Les techniques permettant d’optimiser l’adhésion entre le plateau et la pièce à imprimer
• Positionnement stratégique de la pièce par rapport au plateau
• Augmentation de l’adhésion via différents produits chimiques
• Augmentation de la surface d’adhésion avec un radeau (raft), une jupe (skirt) ou un rebord (brim)
• Réglage des paramètres pour l’impression de la première couche
• Notions de base sur le code G

Section pratique :

• Réalisation de la procédure de calibration et de démarrage d’une imprimante de technologie FDM
• Réalisation de la programmation du logiciel de tranchage et imprimer un objet en 3D via la technologie FFF
• Préparation des consommables et l’imprimante 3D avant le démarrage de la production
• Réglage et optimisation des paramètres d’impression à partir d’un logiciel de tranchage (températures, taux de remplissage, vitesse d’extrusion, rétractation, diamètre des buses, épaisseur des couches, etc.)
• Positionnement et gestion des supports d’impression lorsque nécessaire
• Réalisation des travaux de calibration d’une imprimante 3D
• Démarrer une production pour le procédé de dépôt de filament fonds (FFF)
• Superviser une production en fabrication additive
• Valider sommairement la qualité d’une pièce produite par impression 3D
• La réalisation d’une fiche de réglage et d’un rapport de production

Objectif : Comprendre les différents défauts de fabrication observés pour le procédé de dépôt de filament fondu afin d’être en mesure d’optimiser les paramètres de production.

Durée : 7 heures

• Présentation des principaux défauts de moulage observés pour la technologie de dépôt de filament fondu :
  
  • La sous-extrusion
  • La sur-extrusion
  • Le gauchissement
  • Le décollement sur le plateau
  • La surchauffe d’une zone au niveau de la pièce imprimée
  • Les problèmes dimensionnels les lignes d’extrusion
  • La délamination entre les couches
  • Le coulage au niveau de la buse
  • La présence de filaments non désirés
  • Les faiblesses au niveau du remplissage intérieur
  • La mauvaise adhésion entre le remplissage intérieur et le profil extérieur
  • Les gouttes de plastique visible sur le contour extérieur
  • Les traces de déplacement de la buse sur la surface supérieure,
  • La dégradation du polymère