Quels sont les matériaux haute température pour l'impression 3D ?

Écrit part Bastien le 12 novembre 2021

Bastien de Neofab

Bastien
Bastien est ingénieur application chez Neofab.
Expert en impression 3D, notamment en matériaux, il a également une excellente maîtrise de la CAO.
Il livre ses conseils dans ses articles pour vous permette d'appréhender les différentes solutions d'impression 3D industrielles.

Lorsque l’on parle la fabrication additive, le choix des matériaux en fonction du cahier des charges est une étape cruciale. Les matériaux haute température nécessitent un plateau et une enceinte chauffés où les matériaux standards ne demandent pas autant d'exigences.

Les matériaux haute température sont généralement utilisés dans les cycles de production traditionnels pour leurs caractéristiques techniques uniques. Dans ces matériaux on retrouve le PEEK, le PEKK et le PEI ou l'ULTEM™. Il est possible, grâce à l'impression 3D FFF de les imprimer pour obtenir des pièces résistantes, ultra performantes !

Nous allons vous partager les caractéristiques techniques et cas concrets pour ce sujet haute température ! Imprimables sur les imprimantes 3DGence, découvrez dans cet article quels sont les matériaux haute température pour l'impression 3D.

Quels sont les matériaux haute température pour l'impression 3D?

Le PEEK

Le PEEK est un PolyEtherEtherKétone. C'est un thermoplastique semi-cristallin comme le PEKK. Ces deux matériaux haute performance sont similaires et se distinguent au ratio : éther/kétone. En effet, le PEKK possède davantage de liaisons kétones. Plus flexibles que les liaisons éthers il apporte une meilleure rigidité des chaines de polymères. De ce fait, la température de transition vitreuse et de fusion est plus haute.

Le PEKK

Plus précisement le PolyétherKetoneKetone. Le PEKK est un thermoplastique semi-cristalin plus connu sous le nom de PEKK. Ce matériau appartient à la famille des PAEK, réputée pour ses propriétés mécaniques et chimiques. En effet, il a par exemple une excellente résistance à la traction.

Le PEI

Le PolyEtherImide est beaucoup plus connu sous le nom de PEI ou encore ULTEM™. C'est un thermoplastique amorphe dédié à la haute température. On le retrouve dans de nombreuses applications industrielles notamment là où les contraintes sont : résistance thermique, mécanique et chimique.

Les avantages de ces matériaux ultra performants

Le PEEK

Réputé pour ses propriétés mécaniques, le PEEK est à la première place de tous les polymères haute performance. Imprimable sur 3DGence avec des supports solubles, il est facile d'obtenir des pièces très complexes. Léger, ignifugé, résistant aux UV, résistant aux produits chimiques c'est le matériau parfait pour répondre aux exigences des industriels.

Les supports sont ensuite dissous dans un système de dissolution. Puis, il sera nécessité de passer par une étape de cuisson (post impression) pour atteindre les propriétés optimales du matériau.

matériaux-haute-température - PEEK

Le PEKK

Le PEKK résiste à différents fluides utilisés dans le secteur de l'automobile par exemple le benzène et le liquide réfrigérant. D'une très bonne stabilité diélectrique, il est isolant et est excellente pour les applications de l'électronique.

C'est un matériau haute température et ne rejette aucune fumée toxique. C'est également un excellent choix pour obtenir des pièces ignifugées, robustes et de qualité industrielle.

Il est généralement extrudé entre 340 et 360°C et nécessite à la fois un plateau chauffant et une enceinte fermée, chauffée et régulée. Il est nécessaire de passer par une étape de cuisson (post impression) pour atteindre des propriétés optimales.

matériaux-haute-température - PEKK

Le PEI (ULTEM 9085 de Sabic)

Ici, nous prenons l'exemple de l'ULTEM™ 9085 de chez Sabic imprimés sur les solutions 3DGence. Connu pour sa résistance aux hydrocarbures, il obtient d'excellents résultats aux tests FST (Flame, Smoke, Toxicity). Certaines applications nécessitent un bon rapport résistance/poids, c'est là où le PEI devient un allié puissant.

Ce matériaux haute température fait partie des matériaux les plus avancés du marché. Notons qu'il possède une excellente stabilité dimensionnelle. C'est de plus, un matériau qui répond à un grand nombre de normes requises dans les secteurs de l'automobile ainsi que dans l'aéronautique (UL94V0).

Notez qu'en impression 3D, il s'extrude entre 330°C et 350°C et nécessite un plateau chauffant et une enceinte fermée chauffée et régulée. L'étape de cuisson dans un four est obligatoire pour profiter des caractéristiques maximales du matériaux.

matériaux-haute-température - PEI-ULTEM

"Être capable d'obtenir de grandes pièces résistantes aux fortes contraintes mécaniques, à la chaleur et certifiées UL94-V0 est un réel avantage pour les secteurs de l'automobile, l'aérospatiale et la défense. Comptez sur moi pour vous partager mes résultats d'impression avec la FX20 !".

Bastien Debaud
Ingénieur Application | Neofab

Quelques cas d'applications avec matériaux

Dans le cas de l'impression de matériaux haute température en impression 3D, on retient les solutions 3DGence. Elles sont dotées d'une enceinte chauffée et régulée pour obtenir d'excellents résultats. Voici quelques exemples de cas d'applications réalisés grâce à ses solutions.

Pièces fonctionnelles dans l'aéronautique

Le groupe Ségneré et un industriel spécialisé dans l’assemblage de précision, notamment pour l'aéronautique. Cette entreprise s'est tournée vers l'impression 3D FFF afin de réduire le temps de fabrication de ses pièces. En effet, elle utilise des guides, gabarits et outillages pour faciliter le travail en interne.

L'objectif avec une telle machine est de fabriquer des pièces fonctionnelles répondant à des contraintes techniques pour ses clients. C'est pour cette raison que le choix de l'ULTEM™ ou encore le PEEK s'est imposé. L'entreprise imprime dans son laboratoire dédié à la fabrication additive, équipé d'une 3DGence F420, parfait pour fabriquer des pièces haute température. Ils peuvent donc répondre aux besoins de leurs clients et ainsi, produire des pièces industrielles dédiées aux applications hautes temépratures.

« L’implémentation d’une 3DGence F420 au sein du groupe SEGNERE leur permet d’imprimer des pièces hautes températures et d’être plus réactif aux demandes de leurs clients. L’impression 3D haute température vient en complément de leur cœur de métier : l’usinage de précision. »

Bastien DEBAUD | Ingénieur application Neofab

Pièce de jonction en ULTEM™

L’aéronautique est un secteur particulièrement exigeant, notamment sur les résistances feu/fumée. Pour réaliser un capot utilisé comme pièce de jonction dans une cabine d’un avion-cargo, le respect de la norme UL96-V0 est imposé. Le choix de l’ULTEM™ et de l’impression 3D permet d’obtenir à la fois une pièce qui remplit les exigences du cahier des charges et satisfaire le besoin de réactivité en interne.

Cette machine est à retrouver dès l'année prochaine chez Neofab ! Contactez-nous pour plus d'informations sur cette imprimante 3D industrielle.

matériaux-haute-température - ULTEM™
matériaux-haute-température - ULTEM 2

Vous souhaitez en savoir plus sur les matériaux hauite température pour l'impression 3D ? Prenez contact avec un expert Neofab pour obtenir un accompagnement personnalisé ou des informations techniques à propos de nos solutions 3DGence !

Matériaux haute température et les solutions 3DGence

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