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Q&R : Découvrez les matériaux haute-performance

Introduction

L’impression 3D se place à l’échelle de la production industrielle et peut, grâce à des matériaux haute-performance, être exploité pour la fabrication de pièces techniques, pouvant intervenir dans des environnements à risques.

Avec l’Ultrasint® PP nat 01, le Jet Fusion PP, l’Ultrasint® PA6 FR, l’Ultrasint® PA6 MF, l’Ultrasint® TPU 88A et l’Ultrasint® TPU 01, la Fabrication Additive permet de fabriquer des pièces vouées à nombre d’applications industrielles, en leur offrant des propriétés mécaniques, des caractéristiques de résistance à la chaleur et aux produits chimiques, de flexibilité et d’étanchéité.

 

Dans la mesure où ces matériaux haute-performance auraient éveillé votre curiosité, nous avons interviewé Alexandre d’Orsetti, Directeur de Sculpteo Studio, dans le cadre d’un Q&R portant sur toutes leurs spécificités. Découvrez les propriétés, les applications et les avantages de ces matériaux depuis l’œil de cet expert en Fabrication Additive ! 

Ultrasint® PP nat 01 & Jet Fusion PP

Quelles sont les caractéristiques de ces matériaux ?

Le polypropylène nat 01 (pour la technologie SLS) et le polypropylène (pour la technologie MJF) sont des matériaux résistants et dotés d’une bonne rigidité. Le premier a une apparence blanche légèrement translucide, tandis que le second tend vers le gris/noir. Cette famille de matériaux est très utilisés dans l’injection, ce dans un nombre de secteurs très varié, car ce sont des matériaux accessibles et qui présentent de bonnes propriétés techniques. La première qualité du Polypropylène est sa résistance chimique, ce matériau offre en effet une grande résistance aux agents et autres produits agressifs. C’est également un matériau résistant et léger, qui a une bonne élongation à la rupture, pouvant donc servir à créer des pièces très sollicitées mécaniquement. Le Polypropylène présente également une bonne étanchéité, également donc utile pour contenir des liquides.

Quelles sont les avantages et les applications de ces matériaux ?

Le Polypropylène peut avoir nombre d’applications comme par exemple dans le secteur du transport et de l’automobile, notamment en raison de sa résistance chimique qui indique ce matériau pour la production de pièces en contact avec des hydrocarbures par exemple. Le polypropylène peut donc servir dans la fabrication de réservoirs, de circuits, de pièces qui vont conduire des flux ou évoluer dans des environnements agressifs.

Pour cette même qualité on peut retrouver le Polypropylène dans l’Industrie en général, notamment pour de l’outillage industriel. On peut par exemple parler de connecteurs de flux sur-mesure, pour raccorder des tuyaux dans des environnements contraints. Ce matériau est également présent dans le secteur médical, entre autres pour la fabrication d’orthèses. Comme mentionné précédemment ce matériau est beaucoup utilisé dans l’injection et on peut le retrouver pour des applications variées.

Ce qui fait l’intérêt du Polypropylène, c’est qu’il regroupe plusieurs avantages qui sont recherchés en un seul matériau. Sa résistance, sa rigidité et sa résistance chimique sont des propriétés qu’on va retrouver individuellement dans d’autres matériaux, mais le Polypropylène les présente toutes simultanément.

Ultrasint® PA6 FR

Quelles sont les caractéristiques de ce matériau ?

Le PA6 FR est un matériau rigide et noir imprimé avec la technologie SLS, offrant une bonne solidité et dont la particularité est sa résistance aux hautes températures. “FR” veut dire “Flame Retardant”, il contient donc un retardateur de flamme et ses normalisations lui donnent accès à des secteurs spécifiques.

Quelles sont les avantages et les applications de ce matériau ?

Le PA6 FR peut intervenir là où il y a un risque de feu et là où il existe des contraintes importantes. On peut donc mentionner des utilisations dans l’Électronique, où ce matériau sert à faire des pièces comme des connecteurs électroniques, des boîtiers ou autres composants. Le PA6 FR peut également être sollicité pour la gestion de flux inflammables, ou pour des pièces où les contraintes anti-feu sont élevées comme dans l’Aérospatiale, l’Aéronautique ou les transports en général. Dans ces industries, on peut recourir à ce matériau pour des pièces de convoyage d’air (comme des tuyaux d’admission).

Le PA6 FR peut également être utilisé dans des usines à risque, où il existe de fortes contraintes anti-feu sur les matériaux. Dans ce contexte, ses propriétés mécaniques peuvent être mises à profit pour faire des gabarits, des pièces de fixation, de l’outillage.

En somme, sa grande rigidité, sa bonne résistance thermique et les normes anti-feu de ce matériau l’indiquent pour toutes les applications où de fortes chaleurs entrent en compte.

Ultrasint® PA6 MF

Quelles sont les caractéristiques de ce matériau ?

Le PA6 MF, c’est-à-dire “Mineral-Filled” est un matériau renforcé avec une charge en son sein. En tant que matériau plastique en impression 3D, il offre une rigidité et une résistance exceptionnelle. Le PA6 MF est également étanche et présente un haut seuil de déformation en cas de hautes températures.

Quelles sont les avantages et les applications de ce matériau ?

Grâce aux qualités que l’on vient de citer, le PA6 MF peut servir à fabriquer des contenants devant supporter des flux à haute-température. Il peut donc être utilisé pour stocker de l’huile, pour des réseaux, pour des pièces de distribution et de connexion. C’est également un matériau que l’on retrouve dans l’automobile, notamment pour des pièces proches du moteur. En effet, sa résistance à la température et ses bonnes propriétés mécaniques en font un matériau de choix pour ces applications. Ces mêmes propriétés peuvent bénéficier à des pièces que l’on retrouve plus classiquement dans l’impression 3D, comme des pièces d’outillage.

Ultrasint® TPU 88A & Ultrasint® TPU 01

Quelles sont les caractéristiques de ces matériaux ?

Le TPU 88A en technologie SLS et le TPU01 en MJF sont des élastomères présentant donc une bonne élasticité. En termes d’aspect le premier est blanc et le second, gris. Pour donner une idée de la flexibilité de ces thermoplastiques polyuréthanes, ils ont une capacité d’élongation avant la rupture de 270 %. Ces propriétés mécaniques leur confèrent une bonne absorption des chocs et un bon rebond. Il a également une belle qualité de surface, qui peut être complétée par des finitions poussées. Les deux matériaux peuvent être soumis au lissage chimique, ce qui apporte un aspect parfaitement lisse et brillant aux pièces. Cette finition confère au TPU une qualité de surface exceptionnelle pour un matériau poudre. Une fois lissé chimiquement le blanc du TPU 88A devient plus translucide, tandis que le gris du TPU 01 devient noir.

Quelles sont les avantages et les applications de ces matériaux ?

L’absorption des chocs et la flexibilité du TPU rendent ce matériau très adapté à la fabrication d’équipements sportifs, des semelles par exemple. Les modèles orthopédiques, les pièces d’absorption de choc et de confort peuvent également être conçues avec le TPU. 

Combiné à l’impression 3D, ce matériau peut servir à produire des pièces conçues en lattices, ce qui permet d’accentuer et de faire varier les propriétés mécaniques de la pièce, pour lui donner plus de souplesse ou de rebond par exemple. Autrement dit, grâce au design, on peut pousser les capacités de ce matériau en modulant ses propriétés.

Le TPU montre aussi un bon potentiel pour des pièces de préhension comme des pinces, mais également pour des tuyaux souples par exemple.

Pourquoi est-ce intéressant de pouvoir imprimer en 3D ces matériaux ?

Fabrication à la demande

L’impression 3D s’adapte à l’échelle de production de l’utilisateur, et permet de passer facilement du prototype à la production en séries, indépendamment du nombre de pièces.

Les délais de production sont rapides, le temps requis entre l’idée et l’obtention d’une pièce est également avantageux, en comparaison avec d’autres techniques de fabrication ou la mise au point d’un moule par exemple.

Conception pour la Fabrication Additive : Les avantages

Couplé à l’impression 3D, on peut façonner ces matériaux haute-performance avec des géométries complexes. La liberté de conception de l’impression 3D permet de réaliser des structures en lattices, des optimisations topologiques, des formes creuses, des pièces sans assemblage ou qui viennent parfaitement s’adapter à l’espace disponible dans un système technique.

In-fine, ces avantages de design peuvent se traduire par des pièces plus performantes, moins coûteuses et dont on peut réduire le temps d’assemblage. Si on reprend l’exemple du TPU, l’impression 3D permet de concevoir des pièces à élasticité variable entre les zones. Ce potentiel permet aussi de faire des pièces très légères, qui doivent intervenir dans des environnements où ce critère est recherché, comme dans l’aéronautique ou l’automobile.

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