Development of a feedstock formulation based on polypropylene for micro-powder soft embossing process of 316L stainless steel micro-channel part

International audienceTo exploit the potential of micro-system technology, the micro-powder embossing process, a rapid manufacturing production technology of microstructured die mould, was currently being investigated. Present work focused on establishing a suitable binder system for micro-powder embossing process. Multicomponent binder systems, comprising of different weight percentages of paraffin wax, stearic acid and polypropylene were investigated. The compatibility between binder constituents was studied by thermogravimetric analysis (TGA) showing a partial miscibility between both components. The feedstock comprised of 316L stainless steel powder, and a wax-based thermoplastic binder was used to achieve a feedstock with 60 to 68 vol.% powder loading. The degradation temperature of binders was determined by using TGA and flow behaviour through rheometer. Homogeneity of the feedstock was verified by using TGA and scanning electron microscopy. Then, hot embossing was done, and it was found that the feedstock having solid loading up to 68 vol.% were successfully embossed, and components were without physical defects. The polymeric part was driven off by thermal debinding using a thermal cycle designed on the basis of a thermogravimetric study of the binder. Finally, the vacuum sintering of the parts allows high quality parts to be obtained

Characterisation and replication of metallic micro-fluidic devices using three different powders processed by hot embossing

International audienceThis study presents the results of micro-replication of different powder feedstocks samples. The feedstocks of metal powder and plastic binder with various solid loading in the range from 40% to 75% were prepared. The different feedstock comprises 316 L stainless steel, Fe\Ni 8%, orWC-Co and amulti-component binder system. Suitable polymers/powder formulations for the hot embossing were chosen and characterised by thermogravimetric analyses (TGA), mixer measurements and capillary rheology testing in order to check and quantify the viscosity and homogeneity of all the developed feedstocks. The photoresist (SU-8) was used as a structural material that was deposited onto the Si wafer to obtain the micro-fluidic systems with low roughness. Then the elastomeric mouldwas obtained using casting with one face that contains all the details of the originalmaster, very well defined and smooth sidewalls. The objective of the paper is to develop metallic micro-structured die mould cavities with higher quality using hot embossing process with various different powder loaded polymers. However, a rapid prototyping process was adapted for fast and cost-efficient manufacturing. This study compares the capacities of three different metallic powders to emboss of the metallic replications by hot embossing, the dimensional stability, the mechanical strength and particularly hardness of sintered components. The results show that the feedstock can be used for the manufacturing of the micro-fluidic die mould cavities with a low roughness, proper dimensions and good shape retention

Investigations des propriétés rhéologiques d'un composite à matrice polymère renforcé en nanotubes de carbone pour prédire son écoulement dans un mélangeur bi-vis

Ce papier traite l'écoulement d'un polymère chargé en nanotubes de carbone dans un mélangeur bi-vis durant la phase de mélangeage. La viscosité est caractérisée par des essais de rhéologie et une loi de viscosité dépendante des effets de la température et du taux de cisaillement est proposée, pour différents chargement de nanotubes. Les équations de Navier-Stockes couplées à l'équation de la chaleur sont alors résolues. Les résultats permettent de comparer le couple résistant mesuré sur une pale du mélangeur avec celui calculé

Numerical simulation of the polymer forming by hot embossing process

Ce travail se situe dans le cadre de la modélisation thermomécanique par éléments finis du procédé de l'estampage à chaud des polymères. Le principe consiste à porter une plaque de polymère à une température adéquate et la déformé entre deux plateaux rigides indéformables et micro-structurés. Différents essais expérimentaux d'une part, rhéologique et mécanique ont été réalisés pour identifier le comportement du polymère thermoplastique. La modélisation du comportement des polymères a été entreprise. Les résultats obtenus sont très encourageante

Etude numérique et expérimentale du formage incrémental pour les pièces de petites dimensions

Le formage incrémental a été présenté au cours de précédentes études comme un procédé prometteur pour la production de pièces métalliques à l'aide d'un outil de forme simple piloté par une machine à commandes numériques. En regard à ses nombreux avantages, un tel procédé a été introduit comme étant une alternative aux procédés d'emboutissage classiquement utilisés afin de réduire les coûts de production de pièces de petites séries ou de prototypes. Dans cet article, une application du formage incrémental est présentée, s'appuyant sur la flexibilité du procédé liée à disparition du couple poinçon/matrice. Bien que le procédé reste à optimiser, des premiers résultats concernant la fabrication de pièces de petites dimensions ont été obtenus. Parallèlement à cette étude expérimentale, une analyse numérique EF a été menée dans le but d'étudier différents paramètres du procédé

Polymer nanocomposites based on functionalized carbon nanotubes: Improvement of dispersion, mixing and composite properties

Depuis maintenant plusieurs années les nano-composites font l’objet de nombreuses études qui traitent de la fonctionnalisation des nanomatériaux. Parmi ces travaux publiés récemment, de très nombreux auteurs se sont intéressés à l’amélioration de la conductivité électrique de polymères thermoplastiques par introduction de nanotubes de carbone dans l’objectif de leur conférer de nouvelles propriétés ou fonctions spécifiques. Le principal but de notre étude est de produire un matériau qui verrait ses propriétés mécanique et électriques améliorées par l’incorporation de NTC bien dispersés. Les NTC sont donc dans un premier temps mélangés à la matrice thermoplastique puis broyés de manière à obtenir différents mélanges de granulés chargés à 0.01, 0.1 et 1%wt. Des testes rhéologiques et d’homogénéisations ont été réalisés pour détecter la qualité finale des mélanges obtenus et la variation de la distribution des NTC. Des informations supplémentaires ont été obtenues grâce à l’étude du comportement visqueux à des températures différentes comprise entre 25 à 120°C. Après injection, des éprouvettes ont été obtenues à partir de ces mélanges de manière à pouvoir les caractériser mécaniquement et électriquement. Une caractérisation mécanique et une analyse MEB ont été aussi effectuées de manière à étudier la microstructure du nano-composite, mais également d’estimer la distribution spatiale des NTC

Manufacturing of micro-components by powder injection moulding process

l'article presente les avances de la technologie du moulage par injection de poudres metalliques pour la realisation de composants structures et de micro-composants mono et bi matieres par la technologie du moulage par injection de poudres. les essais de melanges, d'injection, de deliantage et de densification conduisent a l'obtention de composants et de micro-composants sans defauts possedant d'excellente propriete fonctionnelle et structural

Numerical simulation of polymers-carbon nanotubes mixing process

La modelisation et la silumation de l'etape de melangeage pour le procede de moulage par injection de poudres a ete entreprise. Il consiste a melange une poudre principale avec differents liants facilitant le demoulage, la diminution de la viscosite et la mouiabilite du melange. La simulation a ete realise par resolution dans le logiciel consol. La détermination du taux de cisaillement et de la viscosité à partir de la vitesse de rotation des vis de mélangeage et du couple a ete realisee. Les resultats sont prometteurs pour la prediction des differentes valeurs

Etude expérimentale de la mise en forme de composants micro-structurés en matériaux composites CNT/PMMA par estampage à chaud

La contribution dans cette communication étudie les propriétés mécaniques, thermiques et électriques de composants microstructurés, réalisés par hot embossing, à partir de polymères chargés en nanotube. Des mélanges homogènes ont donc été réalisés et caractérisés. Des essais, rhéologiques et mécaniques ont été réalisés à des températures variante, pour analyser le comportement du matériau. D'autre part, une analyse qualitative et quantitative du procédé de hot embossing a été réalisé. Pour cette caractérisation une méthode innovante de métrologie mécanique a été appliquée

Réalisation de composants micro-structurés par moulage par injection de microsphères de verre

les composants et micro-composants structures en verre pyrex ont ete obtenues par adapation du procede de moulage par injection de poudres. differentes formulations pour l'elaboration des melanges ont ete realises, testes en melangeage et rheologie. des essais d'injection, de deliantage et de denisication ont conduits a l'obtention de composants sans defauts avec un retrait de 10% par rapport a la taille de la cavite du moul