Comparaison entre les matériaux d'impression 3D

Le matériau d'impression 3D le mieux adapté à une tâche dépend principalement de l'application désirée. Les matériaux d'impression 3D présentent des caractéristiques allant de propriétés mécaniques supérieures à un parfait réalisme de textures et couleurs.

Thermoplastiques

Les thermoplastiques sont utilisés dans de nombreuses applications, des biens de consommation aux pièces de production, et sont à l'origine de certains des matériaux d'impression 3D les plus couramment utilisés. Les thermoplastiques imprimés en 3D sont idéaux pour les applications industrielles telles que le prototypage rapide, l'outillage et les pièces de production.

Un large éventail de matériaux thermoplastiques sont disponibles, dont certains à faible coût, biodégradables ou encore à hautes performances. La plupart d'entre eux sont robustes et rigides, mais légers, ce qui en fait une solution intéressante pour remplacer le métal. D'autres comme le TPU, sont de type caoutchouc et durables.

Matériaux thermoplastiques les plus fréquents :

  • ABS

    L'Acrylonitrile Butadiène Styrène est un polymère thermoplastique. Il s'agit d'un plastique léger, robuste et bon marché, capable de supporter des températures élevées. L'ABS est utilisé par de nombreux secteurs dans un large éventail d'applications, des jouets pour enfants au moulage par injection.

  • PLA

    L'Acide PolyLactique est un polyester translucide et rigide, dérivé de sources renouvelables comme les amidons végétaux. En raison de son faible coût, de sa nature biodégradable, de sa disponibilité et de la variété de ses couleurs, il est souvent utilisé pour le prototypage rapide et la conception.

  • Nylon

    Le nylon est extrêmement robuste et durable, avec un rapport souplesse/résistance élevé. Doté d'une excellente résistance aux chocs et d'une bonne résistance aux produits chimiques, il peut être utilisé dans de nombreuses applications industrielles, y compris pour des pièces fonctionnelles.

  • Matériaux souples

    Les thermoplastiques souples possèdent à la fois les propriétés du caoutchouc et du plastique dur, dont ils constituent un mélange. Ces matériaux, dénommés TPE (élastomère thermoplastique) ou TPU (polyuréthane thermoplastique), sont extrêmement durables et souples. Ils sont utilisés pour des pièces fonctionnelles dans des applications grand public et industrielles.

Daihatsu Motor Company utilise un matériau thermoplastique ASA pour imprimer en 3D des « Effect skins » personnalisés sur ses véhicules

La compagnie aérienne China Eastern Airlines utilise une résine ULTEM™ 9085 pour des pièces d'utilisation finale comme ces supports de sac de vol.

Métaux

Les métaux pour l'impression 3D constituent une solution de remplacement aux techniques de fabrication traditionnelles en métal. Des technologies comme le frittage laser direct du métal (DMLS, Direct Metal Laser Sintering) utilisent des lasers très puissants pour agglomérer des poudres métalliques fines par frittage. Il est ainsi possible de réaliser des pièces métalliques complexes qu'il serait impensable d'obtenir par un usinage traditionnel.

Les métaux les plus fréquents utilisés en impression 3D sont des matériaux industriels typiques comme l'acier inoxydable, l'aluminium et le titane, mais aussi des métaux précieux comme l'or et l'argent sterling.

Une autre solution consiste à ajouter de la poudre métallique à du plastique pour fabriquer des filaments composites. Ces filaments peuvent être employés sur des imprimantes 3D traditionnelles, pour créer des pièces finales ayant l'apparence et le poids du métal.

Fibre de carbone

La fibre de carbone peut être cinq fois plus résistante que l'acier pour moins de la moitié de son poids. Elle est très prisée dans des secteurs comme l'aéronautique ou l'automobile.

En impression 3D, la fibre de carbone est surtout utilisée pour renforcer un matériau de base, souvent un thermoplastique comme le nylon. Le résultat est alors un matériau composite qui peut être utilisé pour fabriquer des pièces extrêmement résistantes, mais légères.

Utah Trikes utilise le Nylon 12CF (renforcé de fibre de carbone) pour imprimer en 3D des prototypes fonctionnels et des pièces finales.

Matériau de support

Les structures de support sont un élément essentiel de l'impression 3D, car elles permettent de réaliser des géométries de conception plus complexes, des porte-à-faux ou des pièces creuses.

Différents types de matériaux de support sont disponibles, le meilleur choix pour une tâche déterminée dépendant du matériau d'impression utilisé. Les matériaux de support amovibles doivent être retirés manuellement en post-traitement, tandis que les matériaux de support solubles se dissolvent dans l'eau ou dans une solution chimique après l'impression de la pièce.

Photopolymères

Les photopolymères sont des résines à base acrylique qui sont imprimées en 3D couche-par-couche et durcis au laser UV.

L'impression 3D en photopolymères permet de créer des pièces précises, à résolution élevée, même dans le cas de géométries complexes. Les photopolymères sont également parfaitement adaptés à la réalisation de surfaces lisses, homogènes.

En association avec la technologie PolyJet, les photopolymères imprimés en 3D peuvent produire des détails très fins, comme dans le cas des modèles de cœur réalisés pour le secteur médical. Des caractéristiques qui améliorent le réalisme, comme la précision des couleurs, la souplesse ou la transparence peuvent également être obtenues par technologie PolyJet.

Les studios d'animation LAIKA utilisent des matériaux PolyJet pour fabriquer les personnages de leurs fameuses animations stop motion.

Les matériaux d'impression 3D ne sont pas limités à cette liste. Il existe des options qui permettent de répondre à tous les besoins et toutes les applications possibles. Avec le bon matériau, une pièce imprimée en 3D peut être plus résistante que l'acier, bio-compatible et riche en couleurs vives. Ne vous limitez pas à la fabrication traditionnelle. Utilisez l'impression 3D pour tirer parti de matériaux conçus pour travailler au service de vos applications.

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