Plastiques pour l’impression 3D : quels types de plastiques sont utilisés dans l’impression 3D ?

« La précision des plastiques imprimés en 3D transforme les idées en réalités tangibles. Ces matériaux offrent une excellente personnalisation, des implants médicaux aux conceptions automobiles.

Si vous préférez impression 3D personnalisée, la créativité, l'exactitude et la précision dans le flux de travail sont primordiales. Les conceptions en plastique créées grâce à cette méthode ajoutent plus d’attrait et de rentabilité au processus. Bien que choisissant le Matériaux d'impression 3D peut être agité pour vous, ne vous inquiétez pas, cet article vous guidera pour faire le choix du matériau le plus adapté à vos besoins spécifiques. Les plastiques sont connus pour leurs caractéristiques particulières et leurs applications allant de l’automobile à l’aérospatiale. Vous avez plusieurs choix, notamment durables PLA, ABS et PETG les plastiques.

Les imprimantes 3D produisent souvent des pièces qui peuvent être fragiles et sujettes à la casse en raison d'un matériau plastique de mauvaise qualité. Cependant, des choix de plastique appropriés permettent aux imprimantes 3D de produire des impressions 3D plus durables, de haute qualité et plus résilientes pour une gamme diversifiée d'applications.

Cet article vise à fournir des détails essentiels sur les types de plastique adaptés à Impression 3D , et technologies compatibles. De plus, nous examinerons les défis associés à Impression 3D de matières plastiques avec leurs solutions respectives.

Types de plastiques d’impression 3D

Tout d'abord, il est essentiel de comprendre la différence entre les pellets et les filaments avant de sélectionner la matière première plastique appropriée pour l'impression 3D.

Deux formes courantes de matières premières plastiques utilisées dans l’impression 3D sont pellets et filaments. 

1- Pastilles d’impression 3D

Les pellets sont de petits morceaux granuleux comme de la résine plastique. Ils sont généralement produits en vrac et constituent les matières premières utilisées dans la fabrication de produits en plastique à travers divers processus, notamment la compression, moulage par injectionet l'extrusion.

Granulés pour l'impression 3D

• Dans le cadre de l'impression 3D (fabrication additive), les pellets sont utilisés dans certains types d'imprimantes 3D appelées imprimantes à extrusion de pellets ou imprimantes à extrusion granulaire. Ces imprimantes font fondre les pastilles dans un état fondu et les extrudent à travers une buse pour créer l'objet souhaité couche par couche. 
• L'impression 3D à base de pellets est moins courante que l'impression à base de filaments, mais offre des avantages tels que la possibilité d'utiliser une plus large gamme de matériaux et des coûts de matériaux potentiellement inférieurs.

2- Filaments d'impression 3D

Les filaments sont plus couramment utilisés dans les imprimantes 3D de bureau en raison de leur facilité de manipulation et de leur compatibilité avec les imprimantes FDM (Fused Deposition Modeling).

Filaments plastiques pour impression 3D

• Les filaments sont de longs et minces brins de matière plastique enroulés sur une bobine. Ils sont spécialement fabriqués pour être utilisés dans les imprimantes 3D à filament.
• Les filaments se déclinent en différents types de matériaux thermoplastiques tels que le PLA, l'ABS, le PETG et le TPU, chacun offrant ses caractéristiques exclusives. Ils sont introduits dans l’imprimante 3D via une buse chauffée, où ils sont fondus et extrudés dans la plateforme de construction pour créer l’objet imprimé couche par couche.
• L'impression 3D à base de filament est populaire en raison de sa facilité d'utilisation, de sa grande disponibilité de matériaux et de sa compatibilité avec une gamme d'imprimantes 3D de bureau.

Matériaux plastiques d'impression 3D populaires

De nombreux types de polymères présentent un large éventail de caractéristiques utiles et souhaitées. Il est donc un peu difficile de choisir le type qui correspond le mieux à vos besoins. Par conséquent, nous examinerons différents types de plastiques disponibles pour l’impression 3D et discuterons de leur adéquation respective à des applications particulières.

1. L'acide polylactique (PLA) dans l'impression 3D

Le PLA est un polymère thermoplastique technique et le choix le plus préféré parmi les concepteurs de produits pour l'impression 3D en raison de son prix abordable et de ses fonctionnalités inhabituelles. Plastiques PLA nécessitent des températures relativement plus basses que les autres plastiques. Le PLA imprime dans la plage de température comprise entre 180 ° C à 220 ° C. 

De plus, il offre une bonne résistance et présente une ténacité qui peut être encore renforcée par des processus de recuit. Les professionnels préfèrent le PLA pour son caractère commun, sa facilité d'utilisation et son prix abordable. Cependant, de nombreux experts recherchent souvent des matériaux plus polyvalents, plus robustes et plus durables. 

2. Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS) en impression 3D

Vient ensuite l’ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène). matériel d'ABS est le polymère le plus fonctionnel en impression 3D en raison de sa flexibilité et de sa résistance exceptionnelle aux chocs. Il est largement utilisé dans la fabrication d’objets du quotidien, des Legos aux pièces automobiles. De plus, il présente un bon équilibre entre ténacité et rigidité, ce qui en fait c'est un choix privilégié pour les pièces ayant subi des contraintes élevées. 

Les températures de fonctionnement de l'ABS se situent généralement entre 210°C et 250°C, avec un lit chauffé entre 80°C et 110°C. L'ABS présente des caractéristiques de fusion et d'écoulement rapides, ce qui se traduit par une impression plus rapide. C'est pourquoi c'est un matériau omniprésent utilisé dans le moulage par injection. 

Cependant, l’ABS peut être sujet à se déformer. De plus, il émet des gaz nocifs lors de l’impression. Par conséquent, une imprimante fermée est une option plus appropriée pour l’ABS. Ainsi, chaque fois que vous choisissez l’ABS, assurez-vous d’avoir un accès facile à un environnement clos. 

3. PETG (Polyéthylène Téréphtalate Glycol) dans l'impression 3D

Le PETG est similaire au PET (Polyéthylène Téréphtalate) mais s'en distingue par l'ajout de glycol. On le trouve couramment dans des bouteilles en plastique translucides. Il offre une combinaison de résistance et de flexibilité similaire au PLA et à l’ABS. Ses températures de fonctionnement sont plus élevées, généralement comprises entre 225°C et 260°C, avec un lit chauffé variant de 60°C à 70°C. 

Le PETG présente une résistance à la déformation et à l'adhérence. De plus, ce plastique d’imprimante 3D absorbe l’humidité de l’air. Par conséquent, pour maintenir une durée de conservation prolongée, stockez le PETG dans un environnement sec en raison de sa nature hygroscopique. 

Le PETG offre une résistance et une durabilité supérieures à celles du PLA. De plus, il résiste aux températures extérieures plus élevées, avec des problèmes minimes d’adhérence ou de déformation du lit.

4. Nylon ou Polyamide en impression 3D

Nylon ou le polyamide offre une résistance, une flexibilité et une durabilité exceptionnelles. Cependant, il est sensible à l’humidité et nécessite donc un stockage dans un environnement sec pour éviter sa dégradation. Ce Plastique d'imprimante 3D a besoin d'une température très élevée, allant de 240°C à 260°C ainsi qu'une température de lit de 70°C à 100°C. 

Les pièces en nylon imprimées en 3D sont susceptibles de rétrécir et de se déformer ; par conséquent, vous avez besoin d’imprimantes fermées pour obtenir les meilleurs résultats d’impression 3D en nylon. De plus, le nylon a une résistance à la traction et une durabilité élevées, ce qui en fait une option parfaite pour les applications dans les outils et les pièces mécaniques fonctionnelles.

5. PC (Polycarbonate) dans l'impression 3D

Le PC, ou polycarbonate, est connu pour sa transparence et sa durabilité, ce qui en fait un choix idéal pour fabriquer des écrans d'affichage et même des lunettes pare-balles. 

Le polycarbonate (PC) nécessite une température particulièrement élevée, allant de 270°C à 310°C. Par conséquent, il peut ne pas être compatible avec les imprimantes standards en raison de ses besoins minimaux en chaleur. Comme les autres matériaux évoqués, le polycarbonate est hygroscopique et nécessite un stockage dans un environnement sec pour éviter l’absorption d’humidité.

6. PE (Polyéthylène) dans l'impression 3D

Le polyéthylène, entre autres plastiques, offre une polyvalence et une durabilité exceptionnelle avec une capacité élevée de résistance chimique. Le PE est considéré comme le polymère le plus facile à travailler. De plus, il propose trois niveaux ; Polyéthylène haute densité (HDPE), polyéthylène basse densité (LDPE) et polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE).

Le PE présente des caractéristiques importantes telles que la résistance à l'humidité, aux produits chimiques et aux chocs. Parmi ses types, le PEHD est le plus souvent utilisé dans les applications d’impression 3D en raison de sa nature rigide, tandis que le LDPE est plus flexible et résilient. Elle produit des pièces imprimées solides et fiables. 

Le PE a un point de fusion bas et est sujet à la déformation. La déformation peut être évitée en utilisant des imprimantes fermées avec des lits chauffants. Selon son type, le PE a une plage de températures d'impression typique de 115°C à 260°C, ainsi qu'une température de lit de 50°C à 100°C. Ce plastique d’imprimante 3D est utilisé dans une large gamme d’applications pour les matériaux d’emballage tels que les bouteilles en plastique et même les implants médicaux et les prothèses. 

7. PP (Polypropylène) dans l'impression 3D

Le PP est un thermoplastique polyvalent, similaire au PE. La flexibilité, la solidité et la résistance chimique du polypropylène en font une option idéale. Comparé à d’autres plastiques d’imprimante 3D, sa densité est relativement faible, ce qui permet d’obtenir des pièces imprimées légères. 

Le PP a une plage de températures d'impression élevée de 220°C à 270°C, ainsi qu'une température de lit allant jusqu'à 100°C. Généralement, elle produit des prototypes fonctionnels, des conteneurs de stockage et des pièces automobiles. 

Technologies compatibles avec l’impression 3D plastique

Trois technologies fascinantes s'intègrent de manière optimale aux processus d'impression 3D plastique, telles que :

1. Modélisation des dépôts de fil fondu (FDM)

La modélisation par dépôt fondu (FDM) ou la fabrication de filaments fondus (FFF) sont les technologies d'impression 3D les plus utilisées pour les plastiques. FDM fonctionne en fondant et en extrudant un filament thermoplastique à travers une buse chauffée. La buse se déplace le long d'un chemin prédéterminé, déposant le matériau fondu couche par couche sur une plateforme de construction. Au fur et à mesure que chaque couche est déposée, elle se solidifie et se lie à la couche précédente pour former l'objet souhaité.

Impression 3D FDM

FDM est connu pour sa simplicité, sa polyvalence et son prix abordable. Il est largement utilisé dans des secteurs allant de l'aérospatiale et de l'automobile aux soins de santé et aux biens de consommation en raison de sa capacité à produire des prototypes fonctionnels, des pièces personnalisées et des produits finaux de manière rapide et rentable. En plus, FDM offre des applications polyvalentes aux industries pour prototypage rapide, l'outillage, les gabarits et les montages, ainsi que la production de pièces d'utilisation finale. 

De plus, il trouve des applications dans l'aérospatiale (pour les composants légers), l'automobile (pour les pièces et outillages personnalisés), la santé (pour les dispositifs médicaux et les prothèses) et les biens de consommation pour les produits et les produits personnalisés. production en petits lots.

2. Stéréolithographie (SLA)

Stéréolithographie (SLA) utilise une cuve de résine photopolymère liquide durcie par la lumière UV pour créer des objets couche par couche. Une plate-forme de construction est abaissée dans le réservoir de résine et un laser UV solidifie sélectivement la résine en fonction de la conception, ce qui donne lieu à des pièces haute résolution avec un aspect lisse. finitions de surface.

Impression polymère 3D SLA

Le SLA est connu pour sa haute résolution, sa finition de surface lisse et sa précision, ce qui le rend idéal pour produire des prototypes détaillés, des pièces complexes et des modèles de moulage à modèle perdu. Il est couramment utilisé dans des secteurs tels que l'automobile, l'aérospatiale, le médical et l'électronique grand public pour la modélisation de concepts, les tests fonctionnels et les modèles maîtres pour le moulage et la fonderie.

3. Frittage sélectif au laser (SLS)

SLS fonctionne par frittage sélectif de poudre thermoplastiques à l'aide d'un laser haute puissance. Une fine couche de poudre est étalée sur une plateforme de fabrication et le laser fusionne les particules, formant une couche solide correspondant à la forme de l'objet à imprimer. Le processus se répète, chaque couche de poudre étant étalée et frittée jusqu'à ce que l'objet soit terminé.

Impression plastique 3D SLS

SLS est connu pour sa capacité à produire des pièces à haute résistance, durabilité et géométries complexes sans avoir besoin de structures de support. De plus, le SLS est considéré comme une excellente solution pour le prototypage rapide de polymères fonctionnels car il offre une précision exceptionnelle. 

Cliquez ici pour télécharger: Les meilleurs matériaux PLA d’impression 3D 

Quels sont les défis associés à l’impression 3D de matériaux plastiques ?

Impression 3D plastique 

L’impression 3D présente souvent un certain nombre de défis pour les concepteurs de produits. Décomposons les complications rencontrées par les concepteurs lors du processus d'impression 3D et proposons des solutions pratiques pour les surmonter. 

Tableau : Défis associés à l’impression 3D de plastiques et leurs solutions respectives.

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résumer

Impression 3D plastique est devenue une approche souvent rentable et créative pour concevoir des géométries sophistiquées. Il offre une polyvalence dans le choix des matériaux pour créer des prototypes fonctionnels pour les produits des utilisateurs finaux. 

Il existe une large gamme de plastiques à votre disposition avec leurs caractéristiques uniques. Même s’il peut devenir difficile de choisir le bon matériau. Mais grâce à cet article, vous pouvez obtenir des informations et des connaissances précieuses sur le processus adapté à vos besoins.

De plus, qu'il s'agisse de modélisation par dépôt de fusion (FDM), de stéréolithographie (SLA) ou d'impression 3D par frittage sélectif par laser (SLS), comprendre comment ces processus interagissent avec différents plastiques est crucial pour obtenir des résultats optimaux.

Lire la suite: Qu’est-ce que la fabrication du plastique : comment ça marche ? Types et avantages

FAQ

Qu’est-ce que l’impression 3D plastique ?

L'impression 3D plastique, également appelée fabrication additive, est un processus de création d'objets tridimensionnels en déposant des couches successives de matière plastique pour obtenir la forme souhaitée.

Dans quels plastiques peuvent être utilisés Fabrication Additive?

Plusieurs types de plastiques peuvent être utilisés pour la fabrication additive (impression 3D) comme l'acide polylactique (PLA), l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), le polyéthylène téréphtalate glycol (PETG), le nylon (Polyamide), le polycarbonate (PC), le polypropylène (PP). , Polyéthylène (PE).

Puis-je réutiliser les impressions excédentaires ou ratées réalisées à partir de plastiques d’imprimante 3D ?

Oui, vous pouvez utiliser des excès de plastique ou des impressions plastiques erronées. Cependant, cela nécessite un travail supplémentaire. Dans un premier temps, vous devrez faire fondre le plastique pour pouvoir le réutiliser pour de nouvelles impressions. Ce plastique recyclé n'est peut-être pas aussi bon que le plastique d'origine. 

Comment puis-je éviter les problèmes de déformation et d’adhérence du lit lors de l’impression 3D ?

Vous pouvez éviter les problèmes de déformation et d'adhérence du lit en utilisant un lit chauffé et un environnement d'impression fermé. 

Quelles techniques de post-traitement peuvent être utilisées pour améliorer la finition de surface des pièces en plastique imprimées en 3D ?

Les techniques de post-traitement telles que le ponçage, le polissage, la peinture et le recuit peuvent améliorer la finition de surface, les propriétés mécaniques et l'esthétique des pièces en plastique imprimées en 3D.

Ressources

1- Swetham, T., Reddy, KMM, Huggi, A. et Kumar, MN (2017). Un examen critique des matériaux d'impression 3D et des détails des matériaux utilisés dans le FDM. Département de génie mécanique, Institut de technologie Vidya Jyothi, Hyderabad, Inde. Récupéré de https://www.academia.edu/33109418/A_Critical_Review_on_of_3D_Printing_Materials_and_Details_of_Materials_used_in_FDM 

2- Jandyal, A., Chaturvedi, I., Wazir, I., Raina, A. et Ul Haq, MI (2021). impression en 3D - Un examen des processus, des matériaux et des applications dans l'industrie 4.0. École de génie mécanique, Université Shri Mata Vaishno Devi, Katra, Jammu-et-Cachemire 182320, IndeRetrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666412721000441.