Comment sélectionner la bonne matière pour vos pièces
Il existe plus de 100.000 matières plastiques répertoriées dans les bases de données. Parmi ces matières on trouve 45 familles de polymères que l'on peut classer dans deux grandes catégories : les thermodurcissables et les thermoplastiques.
Le service de moulage par injection de Protolabs offre des centaines de thermoplastiques techniques en stock (voir Figure 1). En plus des matières que nous stockons, nous pouvons accepter de nombreuses autres matières fournies par nos clients.
Réduire les choix dans cette longue liste de matières peut parfois sembler une tâche insurmontable, c’est pourquoi nous avons préparé un guide de référence qui décrit les avantages et les applications des avec lesquelles nous travaillons le plus couramment. Le choix de la bonne matière permet d'améliorer la forme, la qualité et la fonction de vos pièces.
ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène)
Avantages : L'ABS est un plastique résilient et résistant au choc qui est largement utilisé dans de nombreux secteurs industriels. Il présente un faible coefficient de retrait et une haute stabilité dimensionnelle, et il offre une bonne résistance aux acides et aux bases. L'ABS est un bon choix pour les appareils portables grand-public. Il est également relativement bon marché.
Domaines d'application : pièces visibles, appareils de poche, boîtiers et pièces moulées pour outils électriques, télécommandes, ordinateurs, composants de téléphone.
Considérations : Les pièces moulées en ABS comporteront des lignes de soudure apparentes et peuvent présenter des retassures et des vides dans leurs zones épaisses. On peut éventuellement réduire les retassures en utilisant à la place un mélange ABS/PC. L'ABS va également bien avec des pièces en PC.
PC (Polycarbonate)
Avantages : Le PC est robuste et extrêmement résistant au choc. Il présente un faible coefficient de retrait et une bonne stabilité dimensionnelle. C’est un plastique transparent, disponible dans des qualités incolores à l’œil nu. Le PC offre une bonne résistance à la chaleur et permet des finitions très esthétiques.
Domaines d'application : lentilles, éclairages intérieurs et extérieurs, boîtiers de téléphones mobiles, composants électriques, dispositifs médicaux, verre blindé.
Considérations : Sensible aux sections épaisses d'une pièce, peut donner lieu à des vides, des bulles et des retassures. Les pièces en PC possèdent une médiocre résistance aux agents chimiques. Un mélange ABS/PC offrira une bonne alternative pour les pièces opaques présentant ces problèmes. L’acrylique (décrit ci-après) sera une autre option pour les pièces comportant des géométries épaisses.
PPA (Polyamides aliphatiques)
Avantages : Il existe de nombreux types de PPA ou nylons (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12, etc.) qui présentent chacun des avantages particuliers. Les pièces en nylon sont généralement très robustes et elles sont résistantes à température élevée, tout particulièrement dans le cas d’une matière renforcée. Elles résistent aux agents chimiques à l'exception des bases et des acides forts. Certaines matières comme le nylon 6/6, sont très dures et rigides et résistent à l'abrasion. Le nylon 6 est extrêmement dur et résilient à basse température, mais le nylon 6/12 résiste mieux aux chocs.
Domaines d'application : géométries à parois minces, peignes, bobines, engrenages et paliers, vis, pièces structurelles (avec charge verre), pièces de pompe, composants sous capot, appareils photo.
Considérations : Le nylon peut être assez sujet au gauchissement en raison de son retrait non linéaire, ne l'oubliez donc pas lorsque vous choisissez cette matière. Si votre pièce doit être exposée à l'humidité, il est préférable d'éviter le nylon. C'est en effet une matière hygroscopique qui absorbera l'humidité et créera des problèmes dimensionnels et potentiellement structurels.
POM (Polyoxyméthylène)
Avantages : Communément appelé acétal, il se caractérise par sa grande résilience, sa rigidité, sa dureté et sa robustesse. L'acétal présente un bon pouvoir lubrifiant et une bonne résistance aux hydrocarbures et aux solvants organiques. Il possède également une bonne élasticité et il est glissant. Il convient donc bien aux paliers et aux engrenages.
Domaines d'application : engrenages, pompes et pales de pompe, maillons transporteurs, distributeurs de savon, pales de ventilateurs, interrupteurs pour automobile, composants de commutateurs électriques et boutons.
Considérations : En raison du retrait de l'acétal, le client devra concevoir spécialement pour cette matière des pièces ayant une épaisseur de paroi uniforme. En raison de son pouvoir lubrifiant, tout revêtement de surface et peinture sont difficiles sur les pièces en acétal. Il est également difficile d’obtenir une belle finition de surface avec l’acétal. Si le nombre de pièces prototypes dont vous avez besoin est limité, Protolabs pourra facilement les usiner.
PMMA (Polyméthacrylate de méthyle)
Avantages : Le PMMA, également appelé acrylique, présente de bonnes propriétés optiques et un fini brillant. Il est résistant aux rayures. L'acrylique a un faible coefficient de retrait et est moins sujet aux retassures dans les sections épaisses.
Domaines d'application : conduits de lumière, lentilles, diffuseurs de lumière, fibres optiques, enseignes.
Considérations : L'acrylique peut être fragile et donc plus sujet aux fissures. Le PC est une bonne alternative, en cas de besoin. Les pièces en acrylique nécessitent toujours une dépouille (souvent le double de la dépouille pour d'autres matières), en raison de la fragilité de la matière. L'acrylique présente également une médiocre résistance aux agents chimiques.
PP (Polypropylène)
Avantages : Le PP est une matière bon marché dont certaines qualités offrent une résistance au choc élevée ; le propylène homopolymère peut être fragile à basse température et les copolymères résistent mieux aux chocs. Le PP est résistant à l'usure, il est flexible et peut avoir un allongement très élevé. Il est également résistant aux acides et aux bases.
Domaines d'application : charnières intégrées ou charnières souples, ventilateurs, bouchons flip-top (pour les bouteilles de shampooing par exemple), tubes de pipettes médicales.
Considérations : Les sections épaisses d'une pièce peuvent créer des vides et des bulles apparentes. Les pièces en PP peuvent également se contracter et gauchir. Si la pièce comporte des charnières souples nécessitant plus de rigidité, le K-Resin est une bonne alternative.
PBT (Polybutylène Téréphthalate)
Avantages : Le PBT offre de bonnes propriétés électriques pour les composants de puissance et il convient bien aux applications automobiles. Il possède une robustesse moyenne à élevée selon sa charge de verre ; les qualités non renforcées sont résilientes et flexibles. Le PBT présente également une bonne résistance aux carburants, aux huiles, aux graisses et à de nombreux solvants, et il n'absorbe pas les parfums.
Domaines d'application : coulisseaux, engrenages et cames ; cafetières et grille-pains ; embouts de sèche-cheveux ; aspirateurs ; poignées et boutons de cuisinières électriques.
Considérations : Les PBT renforcés verre sont sujets au gauchissement et présentent une médiocre résistance aux acides, aux bases et aux hydrocarbures. Avec le PBT, les pièces minces sont parfois difficiles à remplir. Les nylons sont des alternatives envisageables.
PPSU (Polyphénylsulfone)
Avantages : Le PPSU est une matière haute température, dimensionnellement stable, présentant une haute résilience et une excellente résistance à la chaleur. Il est également résistant à la stérilisation par irradiation, ainsi qu'aux alcalis et aux acides faibles.
Domaines d'application : composants d'instruments médicaux, plateaux de stérilisation, fusibles automobiles, pièces intérieures pour avions, raccords pour eau chaude, douilles et connecteurs.
Considérations : Le PPSU est sensible aux sections épaisses des pièces, ce qui pourra causer des vides, des bulles ou des retassures. Le PPSU peut aussi être attaqué par les solvants organiques et les hydrocarbures. Il n'est pas possible d'ajouter un colorant aux PPSU fournis par Protolabs.
PEEK (Polyétheréthercétone)
Avantages : Cette matière haute température, haute performance, est utilisée dans le secteur médical, ainsi que dans l'aérospatiale et l'automobile pour différentes raisons, notamment sa résistance à la chaleur et son ininflammabilité ; sa robustesse et son excellente stabilité dimensionnelle ; et sa bonne résistance aux agents chimiques.
Domaines d'application : paliers, pièces de pistons et pompes ; isolation des câbles ; compatible avec les applications à ultravide.
Considérations : Le PEEK est une matière haute performance et, pour cette raison, il coûte très cher. Le PEI ou Ultem® (décrit ci-après) est une option légèrement moins coûteuse, et le PPSU peut être envisagé si le prix est un obstacle.
PEI (Polyétherimide)
Avantages : Le PEI, ou Ultem®, est la deuxième matière haute température, haute performance. Comme le PEEK, on l'utilise dans le secteur médical, l'aérospatiale et l'automobile pour ses propriétés de résistance à la chaleur et d'ininflammabilité ; sa robustesse et son excellente stabilité dimensionnelle ; et sa bonne résistance aux agents chimiques.
Domaines d'application : instruments médicaux et de laboratoire ; vaisselle et restauration ; HVAC (chauffage-ventilation-climatisation) et manutention des liquides ; composants électriques et éclairage.
Considérations : L'Ultem®, bien que moins cher que le PEEK, reste très coûteux. Envisagez le PPSU comme alternative possible.
Autres options de matières et informations
Protolabs offre beaucoup d'autres options de matières en stock, notamment PPS, TPE, TPU, HDPE et LDPE. Plutôt : Les propriétés de ces matières peuvent pour la plupart être améliorées par des additifs tels que le verre et la fibre de carbone.
Pour en savoir plus sur nos matières (propriétés mécaniques, caractéristiques de moulabilité, coût, etc.), consultez notre guide des matières, et pour commander des échantillons, contactez votre représentant ou envoyez-nous un email à [email protected]. Nous offrons aussi le livre blanc "Questions de matière" qui présente un aperçu très technique du processus de sélection des matières.