Extrudeurs à granulés : mélange direct pellet-additifs – Ce qu'il faut savoir

L'impression par granulés (Fused Granulate Fabrication – FGF), associée au moulage par injection, est aussi utilisée en FDM professionnel/industriel. Permet mélanges personnalisés : polymère de base + additifs, sous forme de granulés. FGF idéal pour grand format, prototypage, fabrication de filament. Nécessite imprimante avec trémie à granulés et extrudeur à granulés (ex: Dyze Pulsar Pellet Extruder haut débit, compatible grandes imprimantes ou bras robotiques).

Avantages

• Coûts production 60-90 % inférieurs vs filament (granulés plus disponibles, moins transformés → coût/temps production réduits).
• Utilisation matériaux recyclés.
• Adapté grand format (ex: construction). Exemple : extrudeur granulés intégré au CEAD Flexbot System.

Image 1. Grand format 3D granulés avec CEAD AM Flexbot. Source: CEAD.

Compounding plastique

Pratique courante industrie plastique : mélange polymères fondus + additifs pour propriétés thermomécaniques améliorées. Mélange → extrudat (brins) → refroidissement → granulateur → granulés. Excellent moyen d'améliorer propriétés matériau impression 3D.

Image 2. Échantillon mélange masterbatch PETG. Source: Dyze Design.

Réalisé par ajout :

• Masterbatch couleur : modifier couleur polymère.
• Masterbatch additifs : améliorer performance thermomécanique (meilleure imprimabilité, débit, rigidité) ou propriétés spécialisées.

Propriétés accessibles par mélange granulés

• Résistance et flexibilité : fibres carbone ou verre.
• Tolérance UV : composés anti-UV ralentissent dégradation.
• Additifs contact alimentaire : sécurité plastiques contact nourriture.
• Antimicrobien : inhibe croissance germes surface – crucial médecine.
• Retardateur feu : substances empêchant propagation feu – auto/aéro.
• Détection magnétique : granulés magnétiquement détectables → filament détectable.
• Protection ESD : granulés ESD-safe + polymère base = matériau ESD-safe.
• Couleur : mélange couleurs quasi illimité.

Compounding par entreprises spécialisées avec équipements : co-pétrisseurs, vis jumelées (co-rotatives, contre-rotatives), mélangeurs internes pour mélange parfait. Résultat : granulés prêts à l'emploi dans imprimante à extrudeur granulés.

Mélange des granulés

Effectué par vis de mélange à trois zones :

1. Zone alimentation : transport granulés dans l'extrudeur.
2. Zone transition (compression) : élimination air, chauffe, fusion.
3. Zone dosage : montée pression, stabilisation flux sortie.

Variantes : sections dosage modifiées (vis Maddock) pour améliorer mélange/homogénéisation. Inconvénients : couple requis, échauffement par cisaillement extra, performance vis/sortie affectée.

Meilleur type vis pour mélange granulés : vis jumelée (twin screw). Solution standard compounding. Ex: deux vis engrenées co-rotatives dans canon fermé → mélange parfait, sortie homogène.

Image 3. Types vis mélange, sections (1) Alimentation, (2) Transition, (3) Dégazage, (4) Dosage. Source: Dyze Design.

Avantage extrudeur double vis vs simple : flux matière ne dépend pas propriétés écoulement (deux vis augmentent efficacité pompage). Transition thermique canon→matière plus uniforme et rapide.

Certaines vis sans section mélange pour réduire poids/longueur. Ex: Dyze Pulsar Pellet Extruder – vis sans section mélange mais mécanisme anti-goutte près buse + bon cisaillement dans vis → compense absence section mélange, assure homogénéisation.

Vidéo 1: Simulation compounding système extrusion double vis. Source: EnginSoftSpa.

Vidéo 2: Dyze Pulsar Pellet Extruder en action. Source: Dyze Design.

Expérience : Dyze Pulsar + masterbatch PETG + 1,6 % granulés couleur → excellente cohérence couleur et homogénéité matériau.

Image 4: Expérience Dyze Pulsar + PETG + 1,6 % couleur. Source: Dyze Design.

Le compounding par mélange granulés permet aux fabricants moyenne/grande série de réduire temps/coûts production et d'avoir contrôle total sur mélange polymère pour applications spécifiques (granulés/filaments spécialisés à partir de base polymère + masterbatch couleur/additifs).

Dyze Pulsar Pellet Extruder
AM Flexbox System
Masterbatch couleur granulés
Granulés ABS ESD