Le procédé MIM (Metal Injection Molding ou Moulage par Injection de Métal) est un procédé à haut rendement adapté à la production en série, permettant de fabriquer des pièces complexes avec un très bon état de surface final. Il consiste à injecter des mélanges (feedstoks) composés de poudres métalliques et de polymères. Après la phase d'injection, le composant obtenu subit une étape de déliantage ou extraction de liants (solvant, catalytique et thermique), et une étape de densification qui consiste à faire subir au composant un traitement thermique pour obtenir une pièce métallique dense. Ce procédé est aujourd'hui utilisé à plus de 80% pour des pièces en acier, pour les secteurs majoritairement automobile, de la défense, l'électronique et le médical. Depuis plusieurs années, ce procédé intéresse également le secteur aéronautique, au sein duquel il constitue une alternative intéressante aux voies traditionnelles de mise en forme telles que la fonderie ou la forge. Ce choix pour permettre la production de composants aéronautiques, implique la démonstration de la maîtrise de tous les aspects du procédé, et en particulier celui du dimensionnel des pièces. Dans les faits, les étapes du procédé évoquées précédemment sont connues pour être génératrices de déformations. La prise en compte de ces déformations est aujourd'hui anticipée de façon empirique et souvent appréciée / corrigée selon une démarche expérimentale itérative, génératrice de coûts et de délais supplémentaires. L'objectif dans ces travaux est de modéliser l'étape de déliantage afin de prédire le comportement du composant. Nous étudions des composants à base de poudres métalliques de forme sphérique et de plusieurs polymères tels que le polyéthylène glycol (PEG), le polyéthylène et le polypropylène. Deux types d'extraction seront étudiés : le déliantage par solvant conventionnel et le déliantage par fluide supercritique du PEG. La première partie des travaux sera axée sur l'analyse des modèles existants afin d'identifier et d'optimiser celui ou ceux décrivant le mieux les mécanismes observés [1] par Yang et al. Le PEG pendant le déliantage par solvant, diffuse à travers le composant sous forme de gel. Plusieurs travaux se sont intéressés au comportement mécanique du gel [2]–[4]. La seconde partie consistera à identifier les différents paramètres à partir des données expérimentales. Une fois le modèle optimal identifié, une simulation par éléments finis sera proposée.

[1] W.-W. Yang, K.-Y. Yang, M.-C. Wang, et M.-H. Hon, « Solvent debinding mechanism for alumina injection molded compacts with water-soluble binders », Ceram. Int., vol. 29, no 7, p. 745‑756, 2003.

[2] V. A. Krauss, A. A. M. Oliveira, A. N. Klein, H. A. Al-Qureshi, et M. C. Fredel, « A model for PEG removal from alumina injection moulded parts by solvent debinding », J. Mater. Process. Technol., vol. 182, no 1–3, p. 268‑273, févr. 2007.

[3] P. Dontula, C. W. Macosko, et L. E. Scriven, « Model elastic liquids with water-soluble polymers », AIChE J., vol. 44, no 6, p. 1247‑1255, juin 1998.

[4] J. Crank, « A theoretical investigation of the influence of molecular relaxation and internal stress on diffusion in polymers », J. Polym. Sci., vol. 11, no 2, p. 151‑168, août 1953.