Que valent les matières utilisées en impression 3D ?


Analyse comparative des thermoplastiques moulés par injection et des matières analogues aux thermoplastiques utilisées en stéréolithographie

 

 

De nombreux facteurs entrent en jeu lorsqu’il s’agit de comparer les propriétés mécaniques des thermoplastiques utilisés en moulage par injection à celles des matières « analogues aux thermoplastiques » employées dans les procédés d’impression 3D industriels tels que la stéréolithographie (SL).

La SL n’utilise pas une matière thermoplastique, mais un liquide thermodurcissable qui est durci aux UV, couche par couche, pour former des pièces finies. Cette différence fondamentale quant au procédé de fabrication explique les divergences qui peuvent exister entre les propriétés mécaniques des thermoplastiques et celles des matières plus classiques de la SL : résistance à la traction, déformation à chaud, module de flexion, etc. De surcroît, la SL induit une anisotropie où les valeurs selon les axes X, Y et Z peuvent varier en fonction de l’orientation de la pièce pendant la fabrication — paramètre qui doit uniquement être pris en compte dans les procédés d’impression 3D.

Chez Proto Labs, la SL offre un large choix de matières analogues à des thermoplastiques, mais ce qui devrait vous surprendre, c’est la polyvalence des pièces obtenues ainsi que la diversité des applications possibles. L’analyse qui suit présente les différents types de matière et leurs propriétés, et compare les matières entre elles (ainsi qu’avec les plastiques moulés), pour vous aider à comprendre comment optimiser votre usage de la SL.

Matière analogue au polycarbonate (PC)

Somos NanoTool est additionné d’une charge de céramique qui accroît la rigidité et la friabilité des pièces par rapport aux autres matières utilisées en SL. Outre sa rigidité, NanoTool présente la meilleure résistance thermique de toutes les matières proposées en SL. Il est couramment utilisé dans les secteurs automobile et aérospatial, où la résistance mécanique et la résistance thermique doivent souvent être renforcées.

Tableau 1 : Comparaison d’une matière analogue au PC et d’un thermoplastique PC moulé, pour six catégories de propriétés mécaniques.

Tableau 1 : Comparaison d’une matière analogue au PC et d’un thermoplastique PC moulé, pour six catégories de propriétés mécaniques. On remarque que la température de déformation à chaud des pièces analogues au PC est nettement plus haute ou présente une plage moins étendue que celle du PC moulé, en raison de l’anisotropie mentionnée plus haut. *La déformation à chaud a été mesurée sous 66 psi.

Matières analogues à l’ABS

Accura Black 7820 est une matière noire qui possède une grande résistance mécanique et une bonne stabilité dimensionnelle, même dans des conditions de forte humidité. Elle est fréquemment utilisée pour la fabrication de pièces automobiles, d’emballages de produits de consommation, de boîtiers électriques et de jouets, en raison de sa résistance au choc et de son aptitude à recevoir une finition secondaire qui donne l’impression d’une production de qualité.

Accura ClearVue Free est une matière résistante à l’humidité qui offre également une bonne rigidité et une grande robustesse. Elle peut être utilisée pour fabriquer des produits comportant des ensembles transparents (phares, bouteilles, etc.).

NeXt est une matière de SL de couleur blanche. Ses propriétés mécaniques se caractérisent par une grande durabilité et une bonne résistance à l’eau. De plus, elle est moins cassante que d’autres matières de SL. Elle peut se révéler utile pour la fabrication des produits suivantes : hélices, connecteurs, caches électroniques, carters automobiles et articles de sport.

ProtoGen 18420 est une matière blanche qui convient parfaitement aux applications courantes où la résistance thermique et la résistance à l’humidité sont importantes.

Tableau 2 : Comparaison de quatre matières analogue à l’ABS et d’un thermoplastique ABS moulé, pour six catégories de propriétés mécaniques.

Tableau 2 : Comparaison de quatre matières analogue à l’ABS et d’un thermoplastique ABS moulé, pour six catégories de propriétés mécaniques.

Matières analogues au polypropylène (PP)

Accura Xtreme White 200 est comparable à un thermoplastique PP ainsi qu’à un thermoplastique ABS, de par sa résistance mécanique et sa durabilité. Il se prête bien aux applications comportant des éléments à clipser. Il convient de souligner que la matière Xtreme White 200 présente la plus faible déformation à chaud de toutes les matières de SL proposées chez Proto Labs.

Accura Extreme est une matière analogue au PP qui offre robustesse et durabilité lorsque des éléments à clipser sont nécessaires. De couleur grise, elle est généralement utilisée pour la fabrication d’ensembles multipièces ou dans des applications exigeantes.

Tableau 3 : Comparaison de deux matières analogues au PP et d’un thermoplastique PP moulé, pour six catégories de propriétés mécaniques.

Tableau 3 : Comparaison de deux matières analogues au PP et d’un thermoplastique PP moulé, pour six catégories de propriétés mécaniques. On remarque que les propriétés des matières sont relativement similaires.

Conclusions

Contrairement aux thermoplastiques, une exposition prolongée aux UV et à l’humidité dégrade l’aspect et les propriétés mécaniques des matières de SL si celles-ci ne sont pas protégées par une couche de métal ou de peinture. Avec le temps, certaines pièces peuvent se déformer, jaunir et devenir friables. Bien souvent, les pièces fabriquées par SL ne sont pas conçues pour un usage prolongé, mais vous avez tout intérêt à comprendre les avantages que des pièces très esthétiques et fonctionnelles peuvent vous procurer, à court terme, lors des premières phases du prototypage.

Approfondissez votre connaissance de la stéréolithographie en vous rendant sur notre site protolabs.fr. Si vous avez la moindre question sur l’impression 3D ou sur l’un de nos services, contactez notre service clientèle en écrivant à customerservice@protolabs.fr ou en téléphonant au +33 (0)4 27 50 29 47.

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