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Biocomposite thermodurcissable à base de poly (furfuryl alcool) et de cellulose pour l’impression 3D

Publié le 28 février 2022
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Soutenance 9 février 2022

Khaoula Bouzidi, doctorante du LGP2, a soutenu sa thèse : "Formulation d'un biocomposite thermodurcissable à base de poly (furfuryl alcool) et de cellulose pour le procédé d'impression 3D".

Cette thèse de doctorat a été préparée à l'Université Grenoble Alpes sous la direction de Davide Beneventi, Directeur de Recherche CNRS, et du Professeur Didier Chaussy (Grenoble INP-Pagora / LGP2).

Khaoula Bouzidi a présenté les résultats de sa recherche intitulée Formulation d'un biocomposite thermodurcissable à base de poly (furfuryl alcool) et de cellulose pour le procédé d'impression 3D.
Au cours des deux dernières décennies, la fabrication additive est devenue une technologie révolutionnaire. Historiquement, la stéréolithographie est la première technique utilisée en impression 3D, suivie plus tard par d’autres procédés dont l'écriture directe à l'encre. Elle permet d’imprimer des matériaux comme la céramique, les pâtes de ciment et, plus récemment, les résines thermodurcissables pétro-sourcées.

Dans un contexte où le développement durable constitue un sujet clé, cette thèse porte sur la création d’une nouvelle encre imprimable biosourcée en utilisant l’approche de la fabrication additive. Cette encre est composée d'un mélange de résine furanique biosourcée, de charges cellulosiques et, éventuellement, de nanotubes de carbone. La résine thermodurcissable assure la stabilité dimensionnelle, les particules de cellulose permettent la modification des propriétés rhéologiques et les nanotubes de carbone augmentent la conductivité électrique.

Les propriétés rhéologiques ont été préalablement optimisées pour aboutir à une encre imprimable, compatible avec la technique d’écriture directe à l’encre, caractérisée par un comportement rhéofluidifiant et un seuil d’écoulement élevé supérieur à 105 Pa. A posteriori, les composites réticulés en résultant ont été largement caractérisés, mettant en évidence une stabilité thermomécanique élevée qui permet d’atteindre une température de mise en œuvre du matériau allant jusqu’à 200°C.
Le procédé DIW et l'étape de réticulation ont été étudiés et optimisés afin d’obtenir une meilleure qualité d'impression avec une excellente cohésion inter-couches.

Enfin, pour surmonter certains défis rencontrés au cours de l’impression de la pâte, une stratégie de réticulation in situ a été implémentée sur une imprimante 3D conçue dans le cadre de cette thèse et équipée d’une chambre d’impression thermo-régulable entre 30°C et 250°C.
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mise à jour le 13 avril 2022

Université Grenoble Alpes