Les meilleurs matériaux d'impression 3D résistants à la chaleur

Article par TriMech Solutions, LLC mis à jour le 14 mars 2022

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L'impression 3D a permis à de nombreuses industries parmi les plus exigeantes du monde de pénétrer dans de nouveaux domaines de fabrication et de production avec des matériaux capables de résister aux environnements les plus difficiles.

Alors que la demande du marché pour la fabrication de petits et moyens volumes augmente en raison des pressions économiques et environnementales, le point central de la fabrication additive a déplacé le développement des matériaux pour inclure des propriétés mécaniques telles que des coefficients de friction plus faibles, une rigidité accrue ou même une résistance à la chaleur accrue pour répondre aux exigences strictes de la conception des produits.

Le besoin de matériaux résistant à la chaleur élevée se fait sentir dans de nombreux secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile et la fabrication industrielle, dans des applications destinées à faciliter les opérations d'usinage et l'assemblage, voire les pièces d'utilisation finale. À mesure que les capacités de la fabrication additive se développent, nous devons prendre conscience que différentes technologies s'adaptent à différents endroits du cycle de vie du produit. Stratasys propose des matériaux résistant à la chaleur élevée sur trois plateformes différentes, notamment FDM, SL et DLP, afin de répondre aux besoins de toutes les entreprises, quel que soit le stade du cycle de conception de leur produit.

Matériaux FDM résistants à la chaleur

La modélisation par dépôt en fusion, ou FDM en abrégé, est le processus de dépôt de plastique semi-liquide le long d'une trajectoire d'outil prédéterminée, couche par couche, jusqu'à ce que la construction soit terminée. Le FDM utilise une large gamme de thermoplastiques, depuis les matériaux bon marché comme le PLA et l'ABS jusqu'aux thermoplastiques techniques à haute performance comme les composites en nylon chargés de carbone.

La technologie FDM est bien adaptée aux grandes pièces robustes à produire en petits volumes ou au prototypage pour les tests d'ajustement, de forme et de fonction. Stratasys a mis sur le marché plusieurs thermoplastiques différents résistant à des températures élevées sur la gamme d'imprimantes 3D Fortus, qui présentent un grand nombre d'autres propriétés mécaniques impressionnantes.

Matériau FDM : Ultem 1010

L'Ultem 1010 est un choix de premier ordre pour les industries de l'aérospatiale, de l'automobile et des soins de santé en raison de son éventail de certifications, notamment ISO 10993, USP Class VI et NFS 51, sans compter sa température de déviation thermique exceptionnelle de 214,1 °C (417,3 °F). Cette résistance élevée à la chaleur, combinée à une solidité et une résistance chimique exceptionnelles, rend ce matériau souhaitable pour les applications médicales de maintien du travail, car il peut résister à l'intensité du processus de stérilisation et est suffisamment durable pour supporter de multiples cycles.

ULTEM 1010 Partie médicale

ULTEM 1010 Partie médicale

Matériau FDM : Ultem 9085

L'Ultem 9085 est un choix de premier ordre dans l'industrie aérospatiale pour son rapport résistance/poids exceptionnel et son excellente température de déviation thermique de 176,9 °C (350,4 °F). Les tests sur la résine brute et le contrôle qualité rigoureux de ce matériau classé UL-94 V0 permettent d'obtenir un produit entièrement traçable avec des certificats de conformité aux exigences spécifiques de l'aérospatiale, ce qui en fait un choix naturel pour l'industrie aérospatiale.

L'Ultem 9085 est disponible en noir et en naturel et peut s'avérer utile dans les applications de prototypage et d'utilisation finale. Il offre les avantages traditionnels de la fabrication additive tels que la réduction des délais et la légèreté des conceptions.

Bras de robot ULTEM 9085

Impression 3D de bras de robot avec ULTEM 9085

Matériau FDM : Nylon 12CF

Lenylon 12CF offre au marché la solution évidente à un problème séculaire. Les pièces fabriquées traditionnellement sont souvent trop lourdes pour que les opérateurs puissent travailler efficacement sans risque de blessure, ou ne sont tout simplement pas viables à long terme.

Le nylon 12CF est l'un des thermoplastiques les plus recherchés dans l'industrie des additifs en raison de sa capacité à résister à des températures allant jusqu'à 160,4 °C (320,7 °F) et de son meilleur rapport rigidité/poids de sa catégorie. Composé de 35 % de fibres de carbone coupées en poids, ce matériau est idéal pour les montages de soudage, les guides de perçage, etc.

Stratasys est en mesure de fournir ce matériau, ainsi que ceux mentionnés précédemment, sur des plates-formes massives permettant des pièces de dimensions allant jusqu'à 36 "x 24" x 36", offrant ainsi aux fabricants un moyen d'alléger les aides à la fabrication de grande taille en une seule pièce. La réduction globale du poids et du temps de réalisation des pièces avec le Nylon 12CF en fait un thermoplastique FDM idéal pour les industries de l'automobile, de l'aérospatiale et de la fabrication industrielle.

Bike stand built with Nylon 12CF material.

Bike stand built with Nylon 12CF material.

Matériaux P3 résistants à la chaleur

Nouvelle venue dans le portefeuille de Stratasys, l'Origin One met sur le marché la technologie de photopolymérisation photo-électrique ou P3. Le processus d'impression DLP est assez unique car les pièces sont construites à l'envers. La tête est immergée dans la cuve de liquide et l'image 2D de la section transversale de la pièce est projetée par une lumière 4K qui polymérise ensuite la résine sur la tête. Ce processus se poursuit couche par couche jusqu'à ce que la construction soit terminée.

L'Origin One est une révolution unique dans le domaine de la fabrication qui offre des propriétés matérielles incroyables avec une finition de surface proche du moulage par injection et des détails de l'ordre du micron. Grâce à des idées clés et à une innovation réfléchie, Stratasys a mis en œuvre divers moyens de réduire les forces de séparation et de fournir des conditions de construction optimales pour mettre sur le marché les matériaux les plus solides, les plus résistants à la chaleur et les plus performants avec des partenaires clés tels que Henkel Loctite, Covestro et BASF.

L'un des matériaux les plus remarquables de la plate-forme Origin One est le 3955 FST de Loctite. Cette résine thermodurcissable haute performance peut résister à des températures de 245 C (545 F) et répond aux exigences d'inflammabilité UL94 V-0 et FST ( AITM2-0002, AITM2-0007, AITM3-0005). L'Origin One est capable de produire de grands volumes de pièces à des vitesses stupéfiantes, ce qui en fait la plate-forme idéale pour la production de pièces prêtes à voler en volume moyen.

LOCTITE 3D 3955 - Pièces FST

Stéréolithographie matériaux à haute température

Avec l'ajout de Neo au portefeuille de Stratasys au début de 2021, Stratasys peut désormais fournir aux utilisateurs de stéréolithographie un matériau résistant à la chaleur élevée et, en raison de l'écosystème ouvert des matériaux, il pourrait y avoir des dizaines d'autres résines de 355 um de longueur d'onde pour répondre même aux applications les plus niches.

Neo offre aux utilisateurs un processus SL dynamique et facilement contrôlé qui se distingue par sa fiabilité, sa précision et sa répétabilité. Neo est équipé d'un laser situé dans la partie supérieure de la machine qui trace le trajet d'outil désigné dans la résine sur le plateau, couche par couche, jusqu'à ce que les pièces soient complètes. Neo est capable de produire des prototypes à grande échelle ou des productions à faible volume pour une grande variété d'industries, notamment les biens de consommation, la fabrication et la santé.

Somos PerFORM est une résine céramique composite capable de résister à des températures de 268 °C (514 °F). Elle est idéale pour une large gamme d'applications telles que le prototypage à haute température ou le maintien de pièces à des températures élevées. Son faible coefficient de dilatation thermique (CTE) et sa grande rigidité signifient que vos pièces conserveront leurs dimensions exactes et leur solidité structurelle lorsque des charges et des températures élevées sont combinées. Ces propriétés et l'excellente finition de surface en font un matériau idéal pour les applications de moulage à faible volume.

Alors que le monde continue à s'adapter et à évoluer vers la "nouvelle normalité", il en va de même pour les efforts de fabrication qui soutiennent la demande croissante, en particulier lorsque les fournitures ou les moyens traditionnels de faire les choses deviennent moins réalisables. Stratasys continue de relever les principaux défis de la fabrication avec des matériaux supplémentaires plus résistants à la chaleur. Ces initiatives soutiennent la production à haute température, indépendamment de son stade dans le cycle de vie du développement du produit.

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