Fabrication additive avancée de matériaux composites à haute performance (par exemple matériaux non-planaires et multimatériaux).
Le laboratoire a acquis une expertise dans la conception de matériaux composites multifonctionnels pour la fabrication additive avancée de matériaux composites à base de polymères à haute performance et de systèmes intelligents, qui seront utilisés pour une vaste gamme d’applications tels que pour des capteurs, des matériaux capteurs d’énergie et des pièces aérospatiales composites. Malgré les progrès notables réalisés au cours des dernières années dans les matériaux imprimables et les processus de fabrication additive, d’importantes difficultés demeurent dans la fabrication de structures à géométries complexes et la multifonctionnalité. L’équipe de recherche de Daniel Therriault vise à concevoir de nouveaux matériaux multifonctionnels et de nouveaux processus de fabrication additive, notamment l’impression multiprocessus de matériaux non-planaires et de multimatériaux, pour assurer une fabrication rapide de grandes structures composites ou de systèmes intelligents en un seul processus d’impression. Par exemple, notre plateforme d’impression 3D sur mesure comprend un bras robotisé à six axes sur lequel les différentes têtes d’impression sont montées afin de surmonter les difficultés rencontrées dans la communauté de la fabrication additive (notamment la fabrication de grandes structures et l’impression sur les surfaces courbes). Le laboratoire LM2 est doté de plusieurs installations et pièces d’équipement pour concevoir, traiter, fabriquer et caractériser des nanosystèmes, microsystèmes et macrosystèmes, tels que des imprimantes 3D sur mesure et commerciales, des robots distributeurs, de l’équipement de mélange (par exemple une micro-extrudeuse), des microscopes optiques et plusieurs machines de traction et bien d’autres encore.
- Fabrication additive non-planaire de composites thermodurcissables et thermoplastiques (plateforme robotisée sur mesure à six axes sur laquelle sont montées des têtes d’impression à débit élevé pour assurer une fabrication rapide des grandes structures composites pour les secteurs de l’aérospatiale et du transport).
- Fabrication additive à multimatériaux et multiprocessus de systèmes intelligents multifonctionnels (plateforme d’impression sur mesure très précise composée d’un système de portiques (Gantry) d’Aerotech et de quatre têtes d’impression pour différentes technologies (pour les composites intelligents et les matériaux capteurs d’énergie).
- Microstations de fabrication additive (par exemple impression 3D de microstructures pour différentes applications comme des systèmes microélectromécaniques [MEMS], des microantennes, des techniques microfluidiques et des laboratoires-sur-puce).
- Équipement de mélange et ressources pour créer des matériaux avancés (par exemple nanocomposites à base de polymères, matériaux possédant des propriétés mécaniques améliorées utiles aux industries aérospatiales et matériaux composites possédant les propriétés électriques requises en microélectronique).
- Microscopes optiques à haute performance, microtomodensitomètre et machine d’essai à traction.
- Collaborations en recherche et développement.
- Aérospatial et satellites
- Énergie
- Fabrication et transformation
- Transport
Laboratoires et équipements spécialisés
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Laboratoire spécialisé |
Équipement |
Fonction |
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Laboratoire d’impression 3D |
Plateforme de fabrication additive robotisée à six axes (construite sur mesure) |
Plateforme construite sur mesure pour effectuer rapidement de la fabrication additive non-planaire de grandes structures de composites à base de polymères pour le secteur de l’aérospatiale. Diverses têtes d’impression sur mesure et commerciales ont été montées sur la plateforme pour imprimer des polymères thermodurcissables et thermoplastiques ainsi que des matériaux pâteux. |
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Laboratoire d’impression 3D |
Imprimantes de Raise3D (4) |
Quatre imprimantes similaires pour l’impression de plastiques à faible température (polylactides polymères – PLA). Le modèle Pro 2 de Raise3D prend en charge la double extrusion et est compatible avec un vaste éventail de matériaux grâce à sa température d’extrusion allant jusqu’à 300 °C. |
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Laboratoire d’impression 3D |
Imprimantes 3D AON-M2 d’AON3D (2) |
Imprimantes 3D industrielles à dépôt de fil fondu pouvant imprimer des polymères et des composites à haute température grâce à une chambre qui chauffe jusqu’à 120 °C. |
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Laboratoire d’impression 3D |
Imprimante de stéréolithographie 3D Form 3 de Formlabs et machine à nettoyer |
Imprimante 3D à résine liquide utilisant la technologie de stéréolithographie pour imprimer des modèles à haute résolution et fabriquer des pièces isotropes solides à partir d’une résine photopolymère liquide. |
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Laboratoire d’impression 3D |
Imprimante de stéréolithographie 3D Form 2 de Formlabs et machine à nettoyer |
Imprimante 3D à résine liquide utilisant la technologie de stéréolithographie pour imprimer des modèles à haute résolution et fabriquer des pièces isotropes solides à partir d’une résine photopolymère liquide. |
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Laboratoire d’impression 3D |
Robots distributeurs d’I&J Fisnar (2) |
Utilisés pour l’impression 3D de microstructures, comme des microbobines et des échafaudages, ainsi que pour vaporiser de minces films avec un grand contrôle de l’épaisseur du film. |
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Laboratoire d’impression 3D |
Système de portiques (gantry) d’Aerotech (construit sur mesure) |
Plateforme d’impression 3D contruite sur mesure pour l’impression de matériau pâteux grâce à l’écriture directe à l’encre. |
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Laboratoire d’impression 3D multimatériaux |
Système de portique pneumatique d’Aerotech (construit sur mesure) |
Plateforme d’impression 3D faite sur mesure pour multimatériaux et multiprocessus, utilisée pour différents types de matériaux à l’aide de différentes technologies d’impression (par exemple dépôt de fil fondu, écriture directe à l’encre, impression UV). |
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Laboratoire de caractérisation microscopique |
Microscope BX61 d’Olympus |
Imagerie traditionnelle et par fluorescence. Grossissement de 1,25 X à 100 X. |
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Laboratoire de caractérisation microscopique |
Microscope stéréoscopique SZX-12 d’Olympus |
Imagerie traditionnelle et par fluorescence, caméra couleur et grossissement jusqu’à 230 X. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Scie de précision à faible vitesse IsoMet de Buehler |
Pour la préparation des échantillons : scie à faible vitesse de grande précision pour couper les échantillons aux dimensions requises. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Systèmes ventilés construits sur mesure pour assurer l’utilisation sécuritaire des nanomatériaux |
Les robots distributeurs, l’extrudeuse, le mélangeur à trois cylindres et le système de vaporisation sont placés dans des chambres ventilées pour éviter que les utilisateurs et utilisatrices inhalent des matériaux toxiques. Une hotte est utilisée pour les matériaux volatiles toxiques. Une boîte à gants est aussi utilisée pour manipuler de façon très sécuritaire les nanomatériaux contenant du carbone, comme les nanotubes de carbone et le graphène. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Micro-extrudeuse à double vis de DSM Xplore |
Offre une capacité volumique de 5 ml et une température maximale de 400 °C. La révolution de la double vis peut atteindre 400 tr/min. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Mélangeur/broyeur 8000M de SPEX SamplePrep |
Mélangeur/broyeur à boulets. Mélangeur mécanique efficace pour les matériaux à consistance pâteuse. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Étuves à vide StableTemp® modèle 282A de Cole Palmer (2) |
Peut chauffer jusqu’à une température de 280 °C en atmosphère à vide, à l’air ou à l’azote. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Mélangeur à haute vitesse DAC 330-100 SE de FlackTek |
Pour mélanger rapidement les pâtes très visqueuses. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Polisseuse/broyeuse Metaserv 2000 de Buehler |
Pour la préparation des échantillons : équipement de polissage mécanique pour polir les échantillons aux dimensions requises. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Centrifugeuse Scan Speed 32 de ScanVac |
Centrifugeuse à vitesse maximale de 2 000 tr/min permettant la séparation rapide des phases solide et liquide |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Malaxeur à trois cylindres modèle 80E de EXAKT |
Pour la dispersion de nanoparticules dans des polymères avec régulateur électronique de tous les paramètres de mélange (espacement des cylindres et vitesse de fonctionnement), ce qui assure une bonne reproductibilité. |
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Laboratoire expérimental (pour la préparation des matériaux) |
Extrudeuse Xcalibur de Noztek |
Peut faire fondre une vaste gamme de polymères, notamment des thermoplastiques à température élevée et des mélanges de poudres métalliques. Utilisation pour fabriquer des filaments en vue de l’impression par dépôt de fil fondu. |
Partenaires de recherche des secteurs privé et public
- Groupe Safran (France)
- ArianeGroup (France)
- Bombardier Aéronautique
- Bell Textron Canada
- 3M Canada
- Agence spatiale canadienne
- NanoXplore
- Solaxis Ingenious Manufacturing Inc.
- Conseil national de recherches Canada (CNRC – Boucherville)
- Dyze Design
- Mëkanic
- MDA Corporation
- Velan Inc.
Information additionnelle
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Titre |
Hyperlien |
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Publications du laboratoire de mécanique multi-échelles (LM2) |
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Entrevue au Canal Savoir : Profession ingénieur·e |
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Un fil tenace comme de la soie d’araignée |
https://www.polymtl.ca/carrefour-actualite/innovatio/un-fil-tenace-comme-de-la-soie-daraignee |
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Partenariat Polytechnique Montréal-Safran : Un moteur d’innovation technologique pour l’aérospatiale. |
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Ma thèse en 180 secondes : Conception, optimisation et fabrication additive non-planaire à haute vitesse d’un rover lunaire en composites thermoplastiques à haute température. |
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Une solution inspirée de la toile d’araignée et basée sur l’impression 3D. |
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Rendre les avions plus verts. |
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Fabriquer des nanocomposites microstructurés en 3D grâce à l’infiltration microfluidique. |
https://www.jove.com/v/51512/manufacturing-three-dimensionally-microstructured-nanocomposites |
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Impression 3D d’un capteur de liquide hélicoïdal en nanocomposite multifonctionnel. |