Processus de fabrication de la céramique technique
La fabrication de céramiques hautes performances commence par la sélection et la préparation des matières premières. Ces masses céramiques sont ensuite pressées en pièces moulées ou formées par d'autres procédés tels que l'extrusion, le moulage par injection, le moulage ou l'impression 3D. Après le traitement mécanique de l'ébauche céramique, ces ébauches sont déliantées. En fonction des conditions de frittage (principalement de l'atmosphère), le déliantage peut faire partie du frittage ou, comme dans le cas du nitrure d'aluminium, être une étape distincte. Enfin, on procède au frittage. Le matériau est alors compacté et solidifié à haute température, ce qui lui confère ses propriétés finales. Enfin, les composants sont usinés avec précision par meulage, polissage ou autres opérations de finition.
Découvrez le fascinant processus de fabrication de la céramique technique étape par étape.
1 Préparation de la poudre et de la masse
- Sélection des matières premières
- Préparation : Ajout d'additifs | Broyage | Mélange | Granulation | Séchage
Lors de la préparation de la poudre et de la masse, les matières premières en poudre ainsi que les additifs organiques et inorganiques sont mélangés et préparés pour le processus de mise en forme suivant. Le broyage, par exemple, permet d'influencer de manière ciblée les propriétés ultérieures de la céramique.
2 Mise en forme
- Pressage : Pressage isostatique | Pressage axial
- Moulage par injection
- Extrusion
- Moulage : Coulée de film | Coulée en barbotine
- Impression 3D
La mise en forme de la masse céramique dans la géométrie souhaitée s'effectue par des procédés tels que le pressage, le coulage ou l'extrusion. Le matériau est alors suffisamment solidifié pour qu'il y ait une faible adhérence entre les particules et que la pièce puisse être transformée.
3 Traitement de l‘ébauche
- Usinage mécanique : Fraisage | Tournage | Perçage
- Laser
- Découpage de films
- Mise à longueur d'extrudés
Par usinage de l’ébauche, on entend l'usinage mécanique de la céramique à l'état non cuit, dit « vert ». À ce stade, le matériau peut être usiné relativement facilement et à moindre coût en raison de sa faible résistance. On utilise entre autres des procédés tels que le meulage, le fraisage, le laser, l'estampage ou le perçage.
4 Frittage
- Procédé de frittage : sans pression | avec pression
- Processus de frittage : continu | discontinu
- Atmosphères : air | gaz inerte | vide
- Températures de frittage
Lors du frittage, le matériau est compacté et solidifié à des températures élevées en dessous du point de fusion - il se forme une liaison céramique. Les particules se lient alors en une structure solide, ce qui permet d'obtenir les propriétés finales souhaitées. Selon le matériau, différents processus et fours sont utilisés, qui se distinguent par leur température, leur durée de cuisson et leur atmosphère. En fonction des conditions de frittage (surtout de l'atmosphère), le déliantage peut faire partie du frittage ou, comme dans le cas du nitrure d'aluminium, être une étape séparée.
5 Finition
- Ponçage
- Rodage
- Polissage
- Laser
La finition n'est effectuée que si les exigences sont particulièrement élevées, car en raison de la grande résistance du matériau, l'usinage après le frittage nécessite beaucoup plus de travail. La finition comprend des étapes d'usinage mécanique précises telles que le meulage, le polissage et le perçage afin d'obtenir des tolérances étroites et des surfaces lisses.
6 Contrôle final
Le contrôle final comprend la vérification des pièces céramiques finies en termes de précision dimensionnelle, de qualité de surface et de défauts éventuels tels que des fissures ou, le cas échéant, une porosité involontaire.
Ce contrôle s'effectue généralement par des inspections visuelles, des mesures et, dans certains cas, par des méthodes de contrôle non destructives, afin de s'assurer que les produits répondent aux spécifications données.
