Quels matériaux utiliser pour des impressions 3D ?

Publié le : 03 mars 20238 mins de lecture

L’utilisation du bon matériau pour votre projet d’impression 3D peut faire ou défaire un produit. Au fil des ans, l’impression 3D est devenue de plus en plus courante. Cette technologie (également connue sous le nom de fabrication additive) est désormais facilement accessible – de nombreuses bibliothèques publiques et écoles proposent des services d’impression 3D gratuits, et les matériaux d’impression 3D sont faciles à trouver. Des industries automobile et aérospatiale à la médecine et à la sécurité alimentaire, les matériaux sont soit solubles, soit insolubles, et les procédés d’impression 3D sont partout. Mais quels matériaux peuvent être imprimés en 3D ? Jetons un coup d’œil aux différentes options disponibles. De nombreuses imprimantes 3D s’appuient sur la modélisation par dépôt en fusion (FDM). Cela permet de réaliser des prototypes de produits en les superposant de bas en haut à l’aide de chaleur et de filaments thermoplastiques. Ces machines utilisent une variété de matériaux, à la fois coûteux et abordables. La stéréolithographie (SLA) est une autre méthode d’impression 3D, qui repose sur un laser UV qui polymérise les couches dans une résine époxy photoréactive. Elle est plus précise que la FDM et constitue un excellent choix pour les ingénieurs qui ont besoin de petites caractéristiques ou d’autres travaux détaillés. Dans l’impression 3D par frittage laser sélectif (SLS), un laser à haute puissance fusionne de minuscules particules de poudre de polymère. Bien que nous n’aborderons pas cette méthode d’impression 3d, il est important de souligner que divers matériaux existent pour tous les types de fabrication additive.

Retour aux sources avec les thermoplastiques

Il existe de nombreuses options parmi lesquelles choisir lorsqu’on cherche à imprimer quelque chose en 3D en utilisant du plastique, qui est probablement le matériau le plus couramment utilisé. Le plastique est utilisé pour sa polyvalence et peut être appliqué à divers projets, offrant tout, des textures brillantes et mates aux projets avec des couleurs uniques. L’étape de post-traitement des plastiques imprimés en 3D peut être plus robuste. Néanmoins, le prix abordable et la force potentielle l’emportent souvent sur les inconvénients mineurs. Les articles imprimés en 3D avec du plastique sont créés couche par couche avec des filaments thermoplastiques, qui incluent le plastique fabriqué à partir de : 

  • Le PLA biodégradable, produit à partir d’amidon de maïs et de canne à sucre, est un matériau d’impression 3D privilégié car il est plus durable que la plupart des autres matériaux. Il permet également d’obtenir des produits globalement plus robustes. Le PLA est le matériau le moins cher pour l’impression 3D et est utilisé à la fois à la maison et sur des projets industriels plus importants. 
  • Le polyamide est un choix très répandu pour l’impression 3D, tant à la maison que dans l’industrie, car il est très varié. Il est bon marché, comprend des pièces qui s’entrecroisent et s’emboîtent, et peut être peint et teinté. 
  • Plastique d’alcool polyvinylique ou PVA : le PVA est utilisé avec une certaine fréquence parce qu’il est peu coûteux et qu’il est le matériau de choix pour de nombreuses imprimantes domestiques utilisées plutôt pour le jeu. Dans l’ensemble, il manque de solidité mais constitue un choix décent pour les articles qui ne sont pas utilisés fréquemment et pour ceux qui débutent dans l’impression 3D.
  • Acrylonitrile Butadiène Styrène ou ABS : Les fabricants se penchent sur l’ABS car il offre de la résistance grâce à des filaments en forme de pâtes. Il est parfois appelé plastique Lego, se décline en une multitude de couleurs et est idéal pour l’impression 3D à domicile.

Imprimer en 3D avec du métal

Le métal est le deuxième matériau d’impression 3D le plus populaire. Couramment utilisé dans la fabrication additive, le métal ajoute de la vitesse au processus d’impression 3D tout en conservant une esthétique assez agréable pour les bijoux de haute qualité et possède une base assez solide pour les applications industrielles. Lorsqu’il est utilisé comme matériau d’impression 3D, le métal se présente sous forme de poussière. De nombreux types de métaux peuvent être utilisés dans l’impression 3D (bien au-delà de ceux énumérés ici), notamment : 

  • L’or, principalement utilisé pour les bijoux, est un choix intéressant (mais coûteux) pour l’impression 3D. 
  • Le titane est un métal idéal pour les montages qui doivent être solides et fiables tout en conservant une résistance extrême à la chaleur.
  • L’acier inoxydable est une option métallique plus abordable souvent utilisée pour imprimer en 3D des ustensiles de cuisine, des ustensiles et des objets destinés à être imperméables. 

Un large assortiment de matériaux

De nombreux matériaux sont utilisés pour la fabrication additive. Si certains sont plus courants que d’autres, ils méritent tous d’être mentionnés. Le bon matériau peut faire ou défaire votre produit. Vous vous devez d’en explorer un grand nombre. En voici quelques-uns que vous ne connaissez peut-être pas : 

Parce qu’ils sont solides et qu’ils conduisent bien la chaleur, le graphite et le graphène sont d’excellents matériaux pour l’impression 3D, en particulier pour les appareils qui nécessitent de la flexibilité, puisqu’il s’agit sans doute de l’un des matériaux pour imprimante 3D les plus flexibles. Ce matériau pour imprimante 3D est également très léger. 

  • La fibre de carbone est un matériau composite, qui agit comme une couche de finition sur les matériaux plastiques pour les rendre plus solides. En plaçant de la fibre de carbone sur du plastique, on obtient un matériau plus rapide et moins cher que le métal, mais tout aussi solide. 
  • Ce matériau imprimé en 3D est couramment utilisé dans la technologie médicale car il est très élastique. Comme son nom l’indique, il est un mélange de titane et de nickel et peut être plié en deux tout en conservant sa forme. 

Bien qu’il ne soit pas utile dans les applications qui nécessitent de la résistance, le papier est un matériau idéal pour l’impression 3D, car il donne plus de vie aux prototypes de haute qualité que les illustrations plates. Le papier peut être utilisé pour l’impression 3D de manière très détaillée, il est bon marché et facilement accessible pour toutes sortes de projets. 

Polymères pour applications à haute chaleur

Pour les applications à haute chaleur, il existe quelques polymères qui peuvent être utilisés. Ces polymères sont durables et faciles à imprimer en 3D :

  • PEEK, ou Polyether ether ketone. faisant partie de la famille PAEK, le PEEK est utilisé dans des situations qui nécessitent un matériau extrêmement durable capable de résister à des températures élevées. 
  • Le PEI est l’un des premiers matériaux pour imprimante 3D haute température. Il s’agit d’une option plus abordable et est fréquemment utilisé pour les applications aérospatiales, bien qu’il ne soit pas aussi solide et présente une résistance thermique moindre. 
  • PPSU/PPSF, ou Polyphénylsulfone. Ce matériau haute température et haute résistance n’a pas de point de fusion, grâce à une structure interne amorphe. Il est également résistant aux produits chimiques. 

Le processus d’impression 3D peut varier considérablement en fonction des résultats que vous souhaitez obtenir. Cela dit, il existe un matériau de support pour tous les projets imaginables. Bien que tous nécessitent un certain degré de post-traitement, celui-ci peut varier selon le matériau et peut être une considération essentielle.

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