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[3DEVO] Le guide complet de sélection des matériaux pour l’impression 3D (2022)

1/07/22

COMMENT CHOISIR LE BON MATÉRIAU POUR VOTRE APPLICATION

Il est essentiel de commencer par sélectionner le bon matériau pour obtenir les résultats souhaités lors de l’extrusion et de l’impression 3D. Vous devez choisir votre matériau en fonction de ses propriétés et de son aptitude au traitement, et non des possibilités que vous espérez qu’il vous offrira.

Pour vous aider tout au long de votre voyage, nous vous expliquerons les différents facteurs à prendre en compte tout en vous donnant des exemples concrets, afin que vous sachiez comment choisir le bon matériau pour votre besoin spécifique. Ces facteurs comprennent :

  • Difficulté à imprimer en 3D ou à extruder le matériau
  • Fonctionnalités disponibles avec votre imprimante 3D ou votre extrudeuse
  • Les exigences du projet dépendent du matériau
  • Choisir la bonne qualité de matériau
  • Complexité de l’utilisation du plastique recyclé
  • Créer des matériaux composites avec l’utilisation d’additifs

DIFFICULTÉ D’IMPRIMER OU D’EXTRUDER LE MATÉRIAU EN 3D

Tous les matériaux n’ont pas la même aptitude au traitement ou ne nécessitent pas les mêmes paramètres pour l’extrusion de filaments. Par exemple, les polymères à haute température tels que PEEK, PEKK et PEI nécessitent des techniques spéciales de traitement, de transition et de purge. Par conséquent, il est important de connaître et d’apprendre ces techniques avant de commencer à expérimenter pour éviter de boucher votre fabricant de filaments.

Les polymères tels que le PP et le HDPE sont difficiles à solidifier sous forme de filaments ronds en raison de leur cristallinité élevée. Bien qu’ils soient très sûrs à traiter sans équipement, ils prennent du temps à maîtriser dès le départ.

3DEVO - Crystallinity

Cristallites pouvant affecter la rondeur de certains polymères

EXIGENCES DU PROJET EN FONCTION DU MATÉRIEL

Que souhaitez-vous réaliser avec votre projet ?

Avant de choisir un matériau, définissez soigneusement vos besoins. Votre sélection de matériaux peut devenir une variable dans votre projet, alors si plusieurs matériaux répondent à tous vos besoins, il serait judicieux de choisir celui qui est le plus facile à traiter en fin de journée.

TEST D’ADDITIF AU CUIVRE

Si vous souhaitez tester le PP avec de la poudre de cuivre et si votre objectif est d’expérimenter avec le cuivre additif, vous pouvez commencer par ajouter le cuivre avec du PLA. Comparé au PP, le PLA est plus facile à extruder et à imprimer.

HAUTE RÉSISTANCE MÉCANIQUE

Le PEEK est l’option la plus populaire si vous avez besoin d’un matériau à haute résistance mécanique et résistance à la température, mais il existe d’autres matériaux parmi lesquels choisir, tels que le PEEK et le PEI. Si vous optez pour le PEEK, gardez à l’esprit les nombreuses qualités différentes de PEEK parmi lesquelles choisir ; certains sont plus faciles à extruder que d’autres.

3DEVO - Spool-of-PEEK

Bobine de filament PEEK extrudé

CHOISIR LA BONNE QUALITÉ DE MATÉRIAU

Lorsque vous réfléchissez au polymère à choisir pour votre application, il est essentiel de connaître les différentes qualités disponibles. Le grade d’un polymère correspond à une référence spécifique d’un type de polymère par un fabricant.

L’ABS est une famille de centaines de qualités du même plastique. Chaque grade est unique, et heureusement, chacun est généralement associé à une fiche technique spécifique qui peut vous aider dans la fabrication de filaments ou l’impression 3D. Pour simplifier les choses, on peut les diviser en catégories de types de notes.

La principale différence entre les catégories est le comportement d’écoulement du polymère fondu, que nous pouvons quantifier avec un indicateur de viscosité clair : le Melt Flow Index (MFI) en g/10min.

UTILISATION DE L’INDICE DE MELT FLOW

Le test MFI est assez simple. Cela se fait en mesurant la masse de polymère fondu qui peut être poussée à travers un trou dans des conditions standardisées. Plus le MFI est élevé, plus le plastique est fluide, mais plus sa viscosité est faible.

3DEVO - MFI-image-1

Les valeurs MFI ne sont que des estimations et non des paramètres exacts. L’échelle donne une indication générale des grades les plus faciles à transformer en filaments, mais cela ne signifie pas que seuls les grades d’extrusion peuvent être traités avec des fabricants de filaments. Bien au contraire, nos spécialistes des matériaux ont réussi à traiter avec succès de nombreuses nuances de moulage par injection.

Il n’y a généralement pas de fiches techniques de matériaux pour les articles manufacturés. Dans ce cas, l’IMF est inconnue.

LES DÉFIS DE L’UTILISATION DE PLASTIQUES RECYCLÉS

Le recyclage des plastiques présente généralement quelques défis de plus que le traitement des plastiques vierges. Ces défis incluent :

  • Collecte et tri des pièces
  • Déchiqueter le plastique
  • Garder le lot propre
  • Pas de fiche technique comme référence

Bien que ces étapes supplémentaires puissent prendre du temps, cela ne vous empêche pas d’essayer ! Nous avons réussi à plusieurs reprises à extruder du plastique recyclé et avons appris que cela fonctionne bien lorsque tous les paramètres sont contrôlés.

3DEVO - pet

CRÉATION DE MATÉRIAUX COMPOSITES AVEC L’UTILISATION D’ADDITIFS

QU’EST-CE QU’UN MATÉRIAU COMPOSITE ?

Les composites sont généralement composés d’un noyau polymère et d’un matériau de renforcement, tel qu’une fibre coupée ou continue. Les matériaux composites ont une résistance et une rigidité supérieures à celles des polymères non renforcés et sont capables de remplacer certains métaux, comme l’aluminium.

Actuellement, la fibre de carbone hachée est le matériau composite le plus populaire utilisé dans l’impression 3D. Les pièces en fibre de carbone sont mélangées à d’autres plastiques d’impression 3D, tels que le nylon, l’ABS et le PLA.

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Plus d’entreprises font de l’impression 3D composites pour fabriquer des pièces (via 3DNatives)

COMMENT CRÉER UN MATÉRIAU COMPOSITE

Afin de créer un composite, l’additif doit être mélangé avec le polymère de base. Il existe deux façons de s’assurer que l’additif est dispersé dans tout le polymère.

  • Prémélange de l’additif et du polymère par extrusion
    Le prémélange de l’additif et du polymère pour former des granulés homogènes se fait généralement par extrusion à double vis et en fait un filament à partir de celui-ci. Cette méthode a tendance à vous permettre d’atteindre des proportions additives élevées.
  • Alimentation directe du polymère et de l’additif dans la trémie
    En introduisant le polymère et l’additif directement dans la trémie du fabricant de filaments*, les étapes de mélange et de production de filaments sont combinées. Cependant, le risque de colmatage du fabricant de filaments est plus élevé.
    *Ceci est possible avec nos fabricants de filaments ; Veuillez noter que cela pourrait ne pas être possible avec d’autres fabricants de filaments.

Lors de l’expérimentation, il est conseillé de commencer avec un petit pourcentage d’additifs (généralement 5% en poids) et d’augmenter progressivement le taux. La granulométrie de l’additif est également cruciale ; des tailles d’environ 100 microns se sont révélées très efficaces.

RÉSUMÉ DE LA SÉLECTION DES MATÉRIAUX

En choisissant le bon matériau et la bonne qualité, vous pouvez atteindre votre objectif sans effort. Un processus sûr vous permet d’évaluer rapidement l’ouvrabilité d’un grade particulier et de choisir un grade différent si nécessaire.

Ces directives peuvent sembler assez intimidantes et vous pouvez vous concentrer sur les limites et les contraintes de la sélection des matériaux. Mais, en réalité, ils montrent les nombreuses opportunités et découvertes que vous pouvez faire dans la sélection et le traitement des matériaux.

  • Article de notre partenaire 3DEVO

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