Joël ROUDIER                            Lycée polyvalent de CACHAN
                                                                        ex Gustave EIFFEL
Professeur d' Ingéniérie Mécanique

   BTS  CPRP (ex IPM)
   SI - STI2D Section européenne - Anglais

Essai de traction ABS Imprimante 3D
      Les imprimantes 3d font leur entrée dans notre enseignement et c’est tant mieux puisqu’elles deviennent un incontournable de l’obtention de pièces. A l’origine elles étaient destinées à donner une représentation volumique provisoire (en plastique, avec tout le côté éventuellement péjoratif que ce terme a porté) d’une pièce avant l’obtention de celle-ci dans son matériau définitif en général noble et couteux à mettre en œuvre.  
Dans nos projets mais également dans le monde industriel l’imprimante 3D devient, non plus ce mode de représentation provisoire en phase de projet, un super dessin en somme, mais bien un mode d’obtention de pièce que l’on souhaite opérationnelle. Des fantasmes collectifs, ou probablement des réalités, je n’ai pas vérifié, parlent d’armes à feu opérationnelles obtenues par ce procédé.  
 
      Je me suis donc interrogé sur le comportement de ce matériau, probablement pas isotrope et peut-être même pas homogène puisque issu de la fusion-solidification d’un fil.  
J’ai ainsi entrepris des essais de traction et je me suis rapproché, pour ce, de nos voisins du DGM. Je remercie ici Pierre Alain BOUCARD directeur du Département Génie Mécanique de l’ENS Cachan qui a rendu l’opération possible et Laetitia GENTOT qui a effectué les essais. Merci également à Jonathan VANRHIJN professeur au lycée Gustave EIFFEL pour la mise en œuvre de l’imprimante 3D. 
      Les résultats peuvent à la fois être exploités pour les données qu’on y obtient mais aussi à des fins pédagogiques pour illustrer et appliquer le cours de traction en présentant les photos, en faisant exploiter un fichier de données brut de tout traitement pour trouver E et Re. Les écarts entre expérience et simulation peuvent être étudiés puisque je propose aussi le modèle de l’éprouvette à exploiter sous Cosmos Xpress. Les élèves devraient trouver de l’intérêt à étudier le matériau qu’ils vont mettre en œuvre dans les séances de projet en S SI par exemple.  
 
PROCÉDURE  
      Nous avons choisi de réaliser six éprouvettes, deux dans chaque direction de l’espace, cette direction est repérée par le numéro des dizaines et nous avons donc 11 et 12 « à plat », 21 et 22 « sur champ » et 31 et 32 « debout », on les voit en place sur le plateau de réalisation.  
      En fait, une série précédente avait été testée avec des dimensions d’éprouvette différentes mais sur le même principe (donc numérotées10, 20 et 30) elles ont donné les mêmes résultats. Ils ne sont pas présentés ici mais on peut noter qu’on a trois résultats par direction et qu’on peut donc commencer à parler de répétabilité.  

RÉSULTATS  
      On a donc dans toutes les directions un module d’Young identique de l'ordre de  1,23 GPa. Il est conforme à ce qu’on trouve dans la littérature pour un ABS. Une pièce fondue en bloc ou la construction du matériau par fil et couches ne change donc pas ce paramètre. 
 
      Par contre la limite élastique diffère selon les directions : 
      De l’ordre de 23 MPa pour les directions 1 et 2 elle est divisée par 2 si on tire dans la direction perpendiculaire au plan de pose du fil. 
      D’autre part dans cette dernière direction, on note une rupture fragile brutale alors que la zone plastique est très importante dans les deux autres directions. 
Il faudra en tenir compte, en particulier si la géométrie ressemble de près ou de loin à une poutre en flexion ! 
 
P
ÉDAGOGIE 
      Les fichiers proposés comportent :
-  Le modèle 3D des éprouvettes (la série 0 avait des dimensions différentes, ca se voit sur la photo où l’éprouvette dépasse du mors. C’est cela qui a été corrigé dans les séries 1 et 2) 
-  Un fichier Excel de résultats dépouillés avec courbes 
-  Un fichier Excel de résultats dits bruts pour demander aux élèves de tracer les courbes trouver E et commenter  
-  Un pdf des courbes pour ouvrir plus simplement 
-  Une photo de l’expérimentation.