La qualité et les performances de nos poudres sont largement reconnues dans diverses applications céramiques. Une thèse de doctorat complète intitulée » Imprimabilité de pâtes céramiques par robocasting : Applications aux matériaux denses et multimatériaux » a été achevée par Mathilde Maillard en 2022.
L’objectif du projet était de développer des pièces céramiques mono et multi-matériaux (zircone et alumine) en consommant le moins possible de matériaux et d’énergie. Pour cette raison, la fabrication additive mais aussi le frittage par chauffage micro-ondes pour la consolidation et le post-séchage ont été choisis.
Cette recherche a ainsi permis de révéler les progrès significatifs du robocasting et de démontrer comment les poudres Baikowski® contribuent à la production de géométries complexes et de structures céramiques robustes.
Plus d’information sur les matériaux avancés pour impression 3D dans notre livre blanc dédié (uniquement en anglais)
Caractéristiques du robocasting
Le robocasting a été choisi parmi d’autres méthodes d’impression 3D pour sa capacité à produire des multi-matériaux à gradient. Cette technique fait appel à la fabrication additive par extrusion, ce qui permet de superposer avec précision des couches de matières et de créer des formes complexes et personnalisées.
Le projet visait à optimiser la composition et les paramètres de traitement des pâtes céramiques afin d’obtenir une qualité d’impression et des propriétés mécaniques supérieures.
Les poudres de Haute Pureté d’Alumine et de Zircone utilisées
Les poudres sont livrées sous forme atomisée sans liant et une petite taille de particules, ce qui permet la production d’encres homogènes avec des caractéristiques rhéologiques adaptées à l’extrusion.
Baikalox® Alumine Haute Pureté WA15
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- Surface spécifique : 23,6 m²/g
- Distribution de la taille des particules (après désagglomération) :
- D10 = 0,07 µm
- D50 = 0,09 µm
- D90 = 0,12 µm
Pureté : Très faibles niveaux d’impuretés, allant de 0,005 % à 0,084 %.
Baikalox® Zirconie Yttria 3 mol% BSZ3Y
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- Distribution de la taille des particules (après désagglomération) :
- D10 = 0,09 µm
- D50 = 0,15 µm
- D90 = 0,28 µm
- Distribution de la taille des particules (après désagglomération) :
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Avantages de nos poudres de haute pureté sur le procédé robocasting
Imprimabilité et propriétés rhéologiques : Les poudres ont démontré une excellente dispersion et stabilité dans les pâtes céramiques. Leurs propriétés rhéologiques ont été méticuleusement ajustées pour faciliter l’extrusion en continu pendant le processus de robocasting.
L’étude a montré qu’en optimisant la charge solide et la teneur en liant, les pâtes ont atteint la viscosité et la thixotropie souhaitées, permettant ainsi de réaliser des structures imprimées conformes.
Intégrité structurelle et propriétés mécaniques : La fabrication de pièces céramiques denses et mécaniquement robustes est l’un des résultats les plus importants de cette étude. Les structures céramiques ont présenté une résistance élevée à la compression et un retrait minimal lors du frittage.
Géométries complexes et finition de surface : La capacité à produire des géométries complexes avec des détails précis est un point critique dans la fabrication additive. L’étude a mis en évidence cette capacité des poudres Baikowski®.
Grâce à la distribution optimisée de la taille des particules et à la morphologie sphérique des poudres, la finition des pièces imprimées était particulièrement lisse et les différentes couches imprimées faiblement perceptibles.
Cette caractéristique est particulièrement intéressante pour les applications à faibles tolérances dimensionnelles et nécessitant une qualité de surface supérieure.
Les Applications possibles des Poudres Baikowski® en impression 3D
La qualité des céramiques obtenues dans ce projet par robocasting ouvre de nouvelles voies pour les produits de haute pureté Baikowski®, notamment lorsque la précision et la performance sont essentielles :
L’aérospatiale et la défense : Grâce leur résistance et stabilité thermique, les pièces céramiques fabriquées avec nos poudres peuvent résister à des conditions difficiles et conserver leur intégrité structurelle dans des environnements soumis à de fortes contraintes, y compris dans des applications structurelles critiques.
Les dispositifs biomédicaux : La biocompatibilité et les excellentes propriétés mécaniques des céramiques obtenues ouvrent de nouvelles voies dans le domaine biomédical. Il est possible de produire des implants et des ingénieries tissulaires sur mesure avec des géométries complexes par exemple. Un état de surface lisse et la haute précision sont particulièrement avantageux pour réduire l’usure et améliorer la longévité des implants.
L’électronique et l’énergie : Nos poudres permettent de fabriquer des pièces céramiques de formes et dimensions précises, dotées de propriétés isolantes et d’une grande stabilité thermique, qui sont cruciales pour les appareils électroniques et les systèmes de stockage d’énergie.
Cette étude souligne les avancées significatives en impression 3D par robocasting grâce à nos poudres. L’imprimabilité, l’intégrité structurelle et la capacité à créer des géométries complexes font de ces dernières une ressource précieuse pour diverses applications high-tech.
Alors que la fabrication additive continue d’évoluer, Baikowski® reste à l’avant-garde et continue à innover pour élargir les possibilités de fabrication des céramiques.
Pour en savoir plus, voir la thèse de doctorat dans son intégralité