Participations

En raison des domaines de transformation nettement différents du polyhydroxybutyrate (PHB) et du polyamide 6 (PA 6), la transformation commune des deux polymères constitue un défi en termes de procédé. Afin de pouvoir évaluer la compatibilité et l'aptitude au processus des mélanges PA 6-PHB, un processus de préparation approprié a donc d'abord été développé sur une extrudeuse à double vis. De plus, on a fabriqué du PHB (C) malaxé comme agent de compatibilité. Sur des mélanges à deux et trois composants, il a été démontré que la fabrication des mélanges est possible, mais que ceux-ci ont tendance à coalescer de manière prononcée. Les types C permettent certes d'affiner partiellement la morphologie, mais n'évitent pas efficacement la coalescence. Des clichés pris au microscope à force atomique et des études mécaniques permettent toutefois de démontrer un effet de compatibilisation limité. De plus, il apparaît clairement qu'un effet de renforcement synergique entraîne une augmentation du module de traction des mélanges. Ainsi, on obtient jusqu'à 131% de la valeur du PA 6 pur à l'état sec d'injection et 151% après le conditionnement. Grâce à la calorimétrie différentielle dynamique et à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, l'effet a pu être attribué à l'augmentation de la cristallinité.

Comité de promotion

Président : Prof. Dr. rer. nat. W. Reimers, Technische Universität Berlin
Expert : Prof. Dr.-Ing. D. W. Auhl, Technische Universität Berlin
Expert : Prof. Dr.-Ing. R. Weinlein, ikd, Hochschule Darmstadt

Journée du débat scientifique : 17.12.2019, Université technique de Berlin

Depuis plus de 30 ans, les procédés de fabrication générative sont un outil très répandu dans l'environnement industriel pour la réalisation de prototypes. Le Fused Layer Manufacturing (FLM) génère des échantillons visuels à partir de filaments thermoplastiques par un procédé de dépôt de brins en 2½ dimensions. Le fait que ce procédé ne se prête que de manière très limitée à la fabrication d'échantillons fonctionnels s'explique par la forte anisotropie des composants en couches. Le point faible des composants à mésostructure est l'adhérence des différents niveaux de composants entre eux. Les propriétés d'adhérence réduites dans les joints sont en outre masquées par des concentrations de contraintes continues dans les zones périphériques.

Une installation FLM à bas coût, ouverte tant du point de vue spatial que logiciel, avec des coûts d'investissement d'environ 1000 €, est complétée par une activation de surface en ligne. Cette extension, dont le coût est inférieur à 250 €, a permis d'améliorer considérablement l'adhérence des couches. Si une couche de composant est activée par rayonnement infrarouge ou air chaud avant l'application de la suivante et que la température est ainsi augmentée au moment de l'assemblage, la part cohésive dans la zone d'assemblage est également augmentée. Ces enchevêtrements moléculaires interlaminaires doivent être résolus lors de l'essai de choc destructif selon Charpy, ce qui se traduit visiblement par l'apparition d'une rupture blanche. L'augmentation du travail d'impact pour la destruction des éprouvettes avec une surface activée est représentative de l'augmentation de l'adhérence des couches. Une analyse microscopique de la surface de rupture permet de démontrer que la part cohésive de la surface totale est augmentée par l'activation de la surface.

La fabrication et le contrôle des géométries d'éprouvettes étudiées sur une installation FLM haut de gamme avec un espace de construction fermé et tempéré à 75 °C et des coûts d'investissement d'environ 15 000 € conduisent à des valeurs d'adhérence des couches similaires à celles de l'installation FLM à bas coût et valident la fonctionnalité du procédé perfectionné.

Journée du débat scientifique : 03.09.2018, Université technique de Berlin

La fusion initiale des polymères thermoplastiques par dissipation de l'énergie plastique n'est pas suffisamment comprise et constitue encore aujourd'hui une lacune décisive dans la description du processus de l'extrudeuse bivis synchrone.

Un montage d'essai est présenté, dans lequel le transport, la compression et la déformation de granulés plastiques peuvent être observés et enregistrés dans la section transversale de la zone de plastification d'une extrudeuse bivis. Des études ont été systématiquement menées avec différentes vitesses de rotation, températures, polymères thermoplastiques, géométries de granulés et taux de remplissage afin de représenter leur influence sur la fusion initiale par dissipation d'énergie plastique. L'évaluation a été effectuée à l'aide d'enregistrements à grande vitesse et de mesures de couple. Cette structure a permis pour la première fois d'obtenir un aperçu des paramètres d'influence significatifs de la fusion initiale par dissipation d'énergie plastique des thermoplastiques lors de la transformation sur des extrudeuses bivis tournant dans le même sens.

Les études ont montré que lors de la dissipation d'énergie plastique, une grande quantité d'énergie est apportée au matériau en un temps très court. Il en résulte une augmentation locale de la température d'environ 21K en quelques centièmes de seconde. Le polymère, avec ses propriétés mécaniques et thermodynamiques, a une influence décisive sur l'apport d'énergie. La quantité de matière déformée dans la zone du gousset dépend principalement de la taille des granulés. Lorsque la vitesse et la pression augmentent, le matériau reçoit plus d'énergie.

Journée du débat scientifique : 20.07.2018, Université technique de Berlin

Ce travail a permis de démontrer qu'il est possible de transformer un thermoplastique haute température (PPS) par frittage par faisceau laser avec une installation modifiée.

L'analyse et l'optimisation du PPS ont permis d'évaluer les méthodes de caractérisation. Le polyamide 12 a servi de référence. Il s'est avéré que les différentes méthodes de mesure de l'aptitude au ruissellement et à l'écoulement présentaient la même tendance, mais qu'elles n'étaient pas directement comparables entre elles. Chaque méthode de mesure est pertinente en soi, mais ne peut pas être transposée. Les essais montrent que la fluidité dépend fortement de la forme des particules et de leur taille. La répartition granulométrique, en particulier, a une influence déterminante. De même, les forces d'adhérence interparticulaires dans la poudre jouent un rôle prépondérant.

La conduite du processus a l'influence la plus significative sur la qualité de la pièce. La technique d'installation disponible et utilisée joue donc un rôle décisif. Il existe généralement un fort besoin d'amélioration dans ce domaine, en particulier pour le traitement de polymères alternatifs. Cela s'explique par la nécessité d'une conduite plus précise du processus, proche de la courbe caractéristique du polymère.

Journée du débat scientifique : 14.07.2016, Université technique de Berlin

Journée du débat scientifique : 07.07.2015, Université technique de Berlin

Pour rendre les plastiques électroconducteurs de manière ciblée, des charges sont mélangées à la matrice polymère lors du compoundage. Si l'on accepte la couleur noire, le noir de carbone est le produit de choix, car il est le plus facile à traiter et le plus économique. Le processus de mélange représente le plus grand défi pour le compoundeur. Pour obtenir un bon compound, le noir de carbone doit être réparti de manière homogène dans la matrice polymère tout en conservant sa structure - sensible au cisaillement. Si l'on parvient à conserver la structure du noir de carbone, il est possible d'obtenir un réseau continu de noir de carbone conducteur d'électricité avec un taux de charge plus faible. Ce travail étudie l'influence de la technique de procédé d'une extrudeuse à cylindres planétaires (PWE) sur la conductivité électrique des polyoléfines chargées de noir de carbone. Pour ce faire, des compounds à base de plastiques semi-cristallins sont fabriqués dans différentes conditions de traitement et avec différentes teneurs en noir de carbone. La conductivité électrique est déterminée sur des échantillons moulés par injection et comprimés. Outre les propriétés électriques, les propriétés morphologiques et mécaniques sont également étudiées. Dans le procédé de moulage par injection, le dosage directement dans la masse fondue conduit à la conductivité électrique la plus élevée, dans le procédé de pressage de plaques, à la plus faible. Une autre conclusion de ce travail est que la conductivité électrique est moins influencée par la technique du procédé de l'extrudeuse planétaire que par le type de noir de carbone, la teneur en noir de carbone et le procédé de transformation. En examinant les propriétés mécaniques des échantillons, on constate, comme on pouvait s'y attendre, que la résilience et les valeurs d'allongement diminuent avec l'augmentation de la teneur en noir de carbone, mais que les valeurs caractéristiques importantes pour la résistance, comme le module de traction et la contrainte de rupture, s'améliorent.

Journée du débat scientifique : 10.12.2013, Université technique de Berlin

Journée du débat scientifique : 01.11.2011, Université technique de Berlin