Le NIST américain développe une norme métrologique de viscosité pour les pâtes de fabrication additive céramique

fr.wedoany.com Rapport : L’équipe de recherche de l’Institut national des normes et de la technologie (NIST) développe des procédures de mesure standard pour les pâtes de fabrication additive céramique, en se concentrant sur la mesure de la viscosité des pâtes céramiques utilisées dans l’écriture directe (DIW) et la photopolymérisation (SLA, DLP). Ces pâtes sont des résines photodurcissables aux UV chargées de particules de céramique technique, et constituent des fluides non newtoniens typiques dont la viscosité varie sous l’effet de forces externes, ce qui pose des défis pour la cohérence d’impression et la normalisation des matières premières.

Russell Maier, scientifique des matériaux au NIST, indique que la façon dont la pâte s’écoule est essentielle pour le résultat final des deux procédés : il faut parfois que la pâte s’écoule facilement, et parfois qu’elle conserve sa forme. Le cœur de cette recherche consiste à développer une matière de référence standard pour la fabrication additive céramique — un échantillon accompagné d’une documentation détaillée, destiné à étalonner les équipements et à vérifier les méthodes de mesure. La matière de référence préparée par l’équipe du NIST est composée de particules de zircone en suspension dans une matrice polymère liquide, avec du polyéthylène glycol choisi comme milieu de dispersion à la place de l’eau. Ce composé polyéther synthétique, largement utilisé dans les secteurs de la santé et des cosmétiques (comme les baumes à lèvres), est peu volatil et évite que l’échantillon de pâte ne sèche pendant la mesure.

La mesure de la viscosité est réalisée à l’aide d’un rhéomètre. Cet appareil place une petite quantité d’échantillon entre deux plaques et la comprime légèrement, l’une des plaques tournant pour déterminer la force nécessaire à l’écoulement du matériau. Dans la fabrication additive céramique, le rhéomètre est utilisé avant l’impression pour vérifier la qualité des matières premières et caractériser le comportement du matériau, mais les différences de propriétés des matériaux et le caractère glissant de certaines pâtes rendent souvent les mesures précises et fiables difficiles. La matière de référence du NIST est accompagnée d’instructions de « réinitialisation » de la viscosité : une torsion rapide réduit sa consistance, tandis qu’une relaxation complète la ramène à son état le plus visqueux, garantissant ainsi qu’elle est mesurable à tout moment. Grâce à cette matière de référence, les chercheurs en fabrication additive céramique peuvent comparer leurs résultats de rhéomètre à la norme du NIST, améliorant ainsi la cohérence des matériaux.

À l’étape suivante, l’équipe de Maier enverra des échantillons de pâte de référence à 20 laboratoires à travers le pays — couvrant l’industrie, le monde académique et les laboratoires nationaux — pour effectuer leurs propres tests de viscosité et comparer les résultats. Si la cohérence s’avère satisfaisante, ces travaux favoriseront l’établissement du matériau zircone comme matière de référence standardisée.