Brevet FR3130188A1 — publié le 20230616

L’invention a pour objet un procédé pour rendre étanche une pièce en polymère obtenue par fabrication additive, caractérisé en ce que la pièce en polymère obtenue par fabrication additive est soumise à un traitement thermique à une température supérieure à 200°C pendant une durée d’au moins 1 heure. Figure pour l'abrégé : Néant ETANCHEITE DE PIECES PAR UN TRAITEMENT THERMIQUE Domaine technique de l'invention La présente invention est relative à l’étanchéité de pièces en polymères notamment celles produites en fabrication additive par un traitement thermique. Arrière-plan technique La fabrication additive, dont le « dépôt de filament fondu » (procédé FDM ou FFF pour Fused Filament Fabrication en anglais), est un procédé de création d’objets tridimensionnels à partir d’un fichier numérique. Elle permet de créer un objet couche par couche, par ajout/dépôt de matière jusqu’à obtenir la pièce finale. C’est un procédé novateur qui, a contrario des procédés conventionnels, dépose de la matière uniquement où cela est nécessaire afin de réaliser la pièce. Ce procédé permet de produire des géométries complexes mais présente l’inconvénient de générer des porosités qui peuvent être importantes, altérant ainsi l’étanchéité des pièces produites. Un traitement post fabrication additive s’avère donc nécessaire pour rendre les pièces ainsi produites étanches. Il existe sur le marché différent sous-traitants offrant, de par leur savoir-faire technique (chimique ou mécanique), des solutions afin d’améliorer l’étanchéité des pièces. Ces techniques possèdent des avantages mais aussi des inconvénients. En effet, les traitements de surface mécaniques sont relativement simples à mettre en œuvre mais le processus est long et demande de la main d’œuvre, ils offrent des résultats variables, présentent un risque d’incrustation et ne peuvent pas être utilisés à l’intérieur de cavités. Les traitements de surface chimiques peuvent nécessiter la présence de solvants toxiques et ne respectent pas forcement les normes FST. Les solutions de traitement de surface actuellement sur la marché sont soit soustractives (par exemple le sablage, la tribofinition, etc.), soit additives (par exemple spray, film, etc.). Les dimensions géométriques des pièces traitées par ces procédés sont donc impactées : soit des surépaisseurs sont ajoutées sur la surface des pièces traitées, soit la pièce traitée a des dimensions localement inférieures. FR3 082 774 décrit le traitement thermique d’une pièce en matériau plastique chargé obtenue par fabrication additive. Le traitement thermique a pour effet d’une part de réduire significativement le niveau de porosité, et d’autre part d’augmenter significativement les performances mécaniques de la pièce, en particulier son allongement et sa contrainte à la rupture. Toutefois, ce document ne fait aucune référence à l’étanchéité des pièces traitées. En fait, les conditions opératoires décrites dans ce document, ne permettent pas de rendre la pièce en polymère étanche au sens de l’invention. Par ailleurs, les pièces fabriquées sont en matériau plastique chargé et la température du traitement thermique est inférieure ou égale à 200°C. A ce jour, aucun traitement thermique visant à rendre étanche les pièces obtenues notamment par fabrication additive, n’est décrit. Il existe donc un réel besoin de rechercher une solution rapide, efficace et à moindre frais afin de palier à l’inconvénient lié au problème d’étanchéité des pièces post fabrication additive. En particulier, il existe un réel besoin d’un procédé pour rendre étanche une pièce en polymère produite par fabrication additive, sans modifier la géométrie desdites pièces. La présente invention a précisément pour but de répondre à ce besoin en proposant un procédé visant à rendre étanche des pièces en polymère, notamment celles obtenue par fabrication additive. L’invention a donc pour objet un procédé pour rendre étanche une pièce en polymère obtenue par fabrication additive, caractérisé en ce que la pièce en polymère obtenue par fabrication additive est soumise à un traitement thermique à une température supérieure à 200°C pendant une durée d’au moins 1 heure. Dans le cadre de l’invention la pièce en polymère peut être fabriquée par tout procédé de fabrication additive connue, comme par exemple celle décrite dans FR3 082 774, https://www.3dhubs.com/fr/bases-de-connaissances/technologies-fabrication-additives-apercu/, https://www.a3dm-magazine.fr/news/fabrication-additive-polymeres/procede-dimpression-3d-fdm-fff. Le traitement thermique post fabrication additive dans les conditions de l’invention présente l’avantage de rendre les pièces étanches sans modifier leur géométrie, contrairement aux traitements de surface actuellement sur le marché et décrits plus haut, qui impactent les dimensions géométriques des pièces traitées (ajout de surépaisseurs ou production de la pièce avec des dimensions localement inférieures). L’utilisation d’un traitement thermique est couramment utilisée pour les pièces métalliques issues de fabrication additive afin d’améliorer la cohésion du matériau et d’éliminer les contraintes résiduelles. Elle n’a, cependant, jamais été décrite comme moyen pour rendre un matériau étanche. Une pièce en polymère produite par fabrication additive et rendue étanche par le procédé de l’invention aura donc étanche sans modification de sa géométrie. Procédé pour rendre étanche une pièce en polymère obtenue par fabrication additive, caractérisé en ce que la pièce en polymère obtenue par fabrication additive est soumise à un traitement thermique à une température supérieure à 200°C, pendant une durée d’au moins 1 heure. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de traitement thermique est comprise entre 205 et 290°C, de préférence entre 210°C et 250°C. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la durée du traitement thermique est au moins 2 heures, de préférence au moins 3 heures. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé à pression atmosphérique. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé sous air ou sous une atmosphère inerte d’hélium, d’azote ou d’argon. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le polymère utilisé pour produire la pièce en fabrication additive est un polymère choisi parmi le polysulfure de phénylène (PPS), le polyphenylsulfone (PPSU), le polyétherimide (PEI), le polyméthacrylate de méthyle atactique (PMMAa), le polyméthacrylate de méthyle syndiotactique (PMMAs), le poly(acrylonitrile-butadiène-styrène) (ABS), le poly(acide acrylique) (PAA), le poly(styrène-acrylonitrile) (SAN), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le polyétheréthercétone (PEEK), le polycarbonate du bisphénol A (PC), le polyéthercétine (PEK), ) le polyaryléthercétone (PAEK), le polytéréphtalate de bisphénol A (PAR), le polysulfone (PSU), le polyphénylsulfone (PPSU), le poly-2,6-diméthyloxyde de phénylène (PPE), le polyéthersulfone (PES), le poly(3,3′-diaminobenzophénone- co -3,3′,4,4′-benzophénonetétracarboxylique dianhydride) (LARC TPI), le polyamide-imide (PAI), le polypyromellitimide (KAPTON). Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le polymère est le polyphénylsulfone (PPSU), le polysulfure de phénylène (PPS), le polyétherimide (PEI).