L’impression 3D à partir de matériaux photopolymères est en plein développement pour réaliser des objets originaux, de par leur forme, leur structure ou leurs propriétés. Pour leur utilisation, il peut être important d’évaluer et comparer de façon objective leurs propriétés mécaniques, pour, par exemple, améliorer le procédé d’impression, ou encore bien définir le domaine d’utilisation de l’objet ainsi réalisé et donner des limites de sécurité dans son utilisation.
Ce travail, réalisé conjointement par des chercheurs des équipes du SPEC/SPHYNX et du NIMBE/LIONS, fournit une méthodologie complète pour mesurer « le module de stockage »* des photo-polymères imprimés en 3D (méthode de polymérisation en cuve – « Vat polymerization »), par analyse mécanique dynamique (DMA). Il doit contribuer à élaborer un protocole valide pour l’inter-comparaison des performances mécaniques de matériaux réalisés par impression 3D.
La méthode est en 8 étapes et comprend la détermination de la région viscoélastique linéaire et de la température de transition vitreuse (Tα), ainsi qu’un post-traitement de recuit de détente, qui s’avère indispensable pour réduire de manière significative la large dispersion des propriétés mécaniques des échantillons bruts imprimés en 3D.
Appliquée à divers échantillons de résine imprimés en 3D, elle permet de montrer qu’il est possible d’atteindre une répétabilité et reproductibilité des caractéristiques mécaniques, comparables à celles obtenues sur un objet en PMMA moulé de référence.
Protocole d’analyse mécanique dynamique (DMA) de matériaux photopolymères élaborés par impression 3D.
* Le « module de stockage » (Storage Modulus) est la partie élastique de la réponse d’un matériau sous une charge dynamique. Il mesure la part d’énergie restitué par le matériau mécaniquement sollicité (contrainte oscillante). C’est un paramètre clé en rhéologie et en analyse dynamique mécanique (DMA), principalement utilisé pour les matériaux viscoélastiques tels que les polymères ou les composites.
Références :
- Dynamic mechanical analysis (DMA) of photopolymers: A new protocol for 3D-printed materials,
Laura Schittecatte, Daniel Bonamy, Patrick Guenoun, Antoine Liénard, Thuy Nguyen, et Valérie Geertsen, MRS Communications (2025). ⟨hal-04966821⟩ - Thèse de Laura Schittecatte : « Résines photopolymérisables acrylates et nanocomposites pour impression 3D : lien entre formulation, procédé, déformation et rupture »,
27 novembre 2024, Université Paris-Saclay.