Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la technologie d’impression 3D gagne en puissance et remplace les anciennes technologies de fabrication traditionnelles ?
Si l'on tente d'énumérer les raisons de cette transformation, la première d'entre elles sera certainement la personnalisation. Les consommateurs recherchent la personnalisation, moins la standardisation.
Et c'est en raison de ce changement dans le comportement des gens et de la capacité de la technologie d'impression 3D à satisfaire le besoin de personnalisation des gens, par la personnalisation, qu'elle est en mesure de remplacer les technologies de fabrication traditionnellement basées sur la standardisation.
La flexibilité est un facteur caché derrière la recherche de personnalisation. L'existence sur le marché de matériaux d'impression 3D flexibles permettant de développer des pièces toujours plus flexibles et des prototypes fonctionnels est une source de pur bonheur pour certains.
La mode imprimée en 3D et les bras prothétiques imprimés en 3D sont un exemple d’applications dans lesquelles la flexibilité de l’impression 3D doit être appréciée.
L'impression 3D du caoutchouc est un domaine qui en est encore à ses balbutiements et qui reste encore à développer. Pour l'instant, nous ne disposons pas de cette technologie ; tant que le caoutchouc ne sera pas totalement imprimable, nous devrons trouver des alternatives.
Selon les recherches, les alternatives les plus proches du caoutchouc sont les élastomères thermoplastiques. Il existe quatre types de matériaux flexibles différents que nous allons examiner en détail dans cet article.
Ces matériaux d'impression 3D flexibles sont appelés TPU, TPC, TPA et Soft PLA. Nous commencerons par vous présenter brièvement les matériaux d'impression 3D flexibles en général.
Quel est le filament le plus flexible ?
Choisir des filaments flexibles pour votre prochain projet d’impression 3D ouvrira un monde de possibilités différentes pour vos impressions.
Non seulement vous pouvez imprimer une gamme d'objets différents avec votre filament flexible, mais aussi si vous disposez d'une imprimante contenant une extrudeuse à double ou multi-têtes, vous pouvez imprimer des choses assez étonnantes en utilisant ce matériau.
Des pièces et des prototypes fonctionnels tels que des tongs sur mesure, des têtes de boule anti-stress ou simplement des amortisseurs de vibrations peuvent être imprimés à l'aide de votre imprimante.
Si vous êtes déterminé à intégrer le filament Flexi à l’impression de vos objets, vous réussirez certainement à rapprocher votre imagination de la réalité.
Avec autant d’options disponibles aujourd’hui dans ce domaine, il serait difficile d’imaginer le temps qui s’est déjà écoulé dans le domaine de l’impression 3D sans l’absence de ce matériau d’impression.
À l'époque, imprimer avec des filaments flexibles était un véritable casse-tête pour les utilisateurs. Ce problème était dû à de nombreux facteurs, liés à un fait commun : la grande souplesse de ces matériaux.
La souplesse du matériau d'impression 3D flexible rendait risqué leur impression avec n'importe quelle imprimante. Il fallait plutôt quelque chose de vraiment fiable.
La plupart des imprimeurs de l'époque étaient confrontés au problème de l'effet de poussée de la corde, donc chaque fois que vous poussiez quelque chose à cette époque sans aucune rigidité à travers une buse, il se pliait, se tordait et se débattait contre lui.
Tous ceux qui connaissent l'idée de couler du fil dans une aiguille pour coudre n'importe quel type de tissu peuvent comprendre ce phénomène.
Outre le problème de l'effet de poussée, la fabrication de filaments plus souples tels que le TPE était une tâche très herculéenne, surtout avec de bonnes tolérances.
Si vous considérez une faible tolérance et commencez la fabrication, il y a des chances que le filament que vous avez fabriqué doive subir un mauvais processus de détail, de blocage et d'extrusion.
Mais les choses ont changé : il existe aujourd'hui une gamme de filaments souples, certains présentant même des propriétés élastiques et des degrés de souplesse variables. Le PLA souple, le TPU et le TPE en sont quelques exemples.
Dureté Shore
Il s’agit d’un critère courant que vous pourriez voir chez les fabricants de filaments mentionnant à côté du nom de leur matériau d’impression 3D.
La dureté Shore est définie comme la mesure de la résistance de chaque matériau à l'indentation.
Cette échelle a été inventée dans le passé, lorsque les gens n'avaient aucune référence pour parler de la dureté d'un matériau.
Ainsi, avant l’invention de la dureté Shore, les gens devaient utiliser leurs expériences pour expliquer aux autres la dureté de tout matériau sur lequel ils avaient expérimenté, plutôt que de mentionner un nombre.
Cette échelle devient un facteur important à prendre en compte lors du choix du matériau de moule pour la fabrication d'une pièce d'un prototype fonctionnel.
Ainsi, par exemple, lorsque vous souhaitez choisir entre deux caoutchoucs pour réaliser un moule en plâtre d'une ballerine debout, la dureté Shore vous indiquera d'avoir un caoutchouc de dureté courte de 70 A qui est moins utile qu'un caoutchouc de dureté Shore de 30 A.
En règle générale, lorsque vous travaillez avec des filaments, vous savez que la dureté Shore recommandée pour un matériau flexible varie entre 100A et 75A.
Dans ce cas, évidemment, le matériau d'impression 3D flexible ayant une dureté Shore de 100A serait plus dur que celui ayant une dureté de 75A.
Que faut-il prendre en compte lors de l’achat d’un filament flexible ?
Il y a plusieurs facteurs à prendre en compte lors de l’achat de tout filament, pas seulement ceux flexibles.
Vous devez commencer par un point central qui est le plus important pour vous, quelque chose comme la qualité du matériau qui donnera lieu à une belle pièce d'un prototype fonctionnel.
Vous devez alors penser à la fiabilité de la chaîne d'approvisionnement, c'est-à-dire que le matériau que vous utilisez une fois pour l'impression 3D doit être disponible en permanence, sinon vous finirez par utiliser une quantité limitée de matériau d'impression 3D.
Après avoir réfléchi à ces facteurs, pensez à une grande élasticité et à une grande variété de couleurs. En effet, tous les matériaux d'impression 3D flexibles ne sont pas forcément disponibles dans la couleur souhaitée.
Après avoir pris en compte tous ces facteurs, vous pouvez prendre en compte le service client et le prix de l'entreprise par rapport aux autres entreprises du marché.
Nous allons maintenant énumérer certains des matériaux que vous pouvez choisir pour imprimer une pièce flexible ou un prototype fonctionnel.
Liste des matériaux d'impression 3D flexibles
Tous les matériaux mentionnés ci-dessous présentent des caractéristiques fondamentales, comme leur souplesse et leur douceur. Ils présentent une excellente résistance à la fatigue et de bonnes propriétés électriques.
Ils offrent un amortissement exceptionnel des vibrations et une résistance aux chocs exceptionnelle. Ces matériaux résistent aux produits chimiques et aux intempéries, ainsi qu'à la déchirure et à l'abrasion.
Ils sont tous recyclables et ont une bonne capacité d’absorption des chocs.
Conditions préalables pour l'impression avec des matériaux d'impression 3D flexibles
Il existe certaines normes à respecter pour configurer votre imprimante avant d'imprimer avec ces matériaux.
La plage de température de l'extrudeuse de votre imprimante doit être comprise entre 210 et 260 degrés Celsius, tandis que la plage de température du lit doit aller de la température ambiante à 110 degrés Celsius en fonction de la température de transition vitreuse du matériau que vous souhaitez imprimer.
La vitesse d'impression recommandée lors de l'impression avec des matériaux flexibles peut être comprise entre cinq millimètres par seconde et trente millimètres par seconde.
Le système d'extrudeuse de votre imprimante 3D doit être à entraînement direct et il vous est recommandé d'avoir un ventilateur de refroidissement pour un post-traitement plus rapide des pièces et des prototypes fonctionnels que vous fabriquez.
Défis lors de l'impression avec ces matériaux
Bien sûr, il y a certains points dont vous devez tenir compte avant d'imprimer avec ces matériaux en fonction des difficultés rencontrées par les utilisateurs auparavant.
-Les élastomères thermoplastiques sont connus pour être mal manipulés par les extrudeuses de l'imprimante.
-Ils absorbent l'humidité, alors attendez-vous à ce que votre impression augmente de taille si le filament n'est pas stocké correctement.
-Les élastomères thermoplastiques sont sensibles aux mouvements rapides et peuvent donc se déformer lorsqu'ils sont poussés à travers l'extrudeuse.
TPU
Le TPU (polyuréthane thermoplastique) est un matériau très populaire sur le marché. Il est donc fort probable que ce matériau soit le plus utilisé lors de l'achat de filaments flexibles.
Il est célèbre sur le marché pour sa plus grande rigidité et sa capacité à s'extruder plus facilement que les autres filaments.
Ce matériau présente une résistance et une durabilité élevées, ainsi qu'une élasticité élevée, de l'ordre de 600 à 700 %.
La dureté Shore de ce matériau varie de 60 A à 55 D. Il a une excellente imprimabilité et est semi-transparent.
Sa résistance chimique aux graisses et aux huiles naturelles le rend particulièrement adapté aux imprimantes 3D. Ce matériau présente une excellente résistance à l'abrasion.
Il est recommandé de maintenir la plage de température de votre imprimante entre 210 et 230 degrés Celsius et le lit entre une température non chauffée et 60 degrés Celsius lors de l'impression avec du TPU.
La vitesse d'impression, comme mentionné ci-dessus, doit être comprise entre cinq et trente millimètres par seconde, tandis que pour l'adhérence du lit, il est conseillé d'utiliser un Kapton ou du ruban de peintre.
L'extrudeuse doit être à entraînement direct et le ventilateur de refroidissement n'est pas recommandé au moins pour les premières couches de cette imprimante.
TPC
Ils signifient copolyester thermoplastique. Chimiquement, ce sont des esters de polyéther présentant une séquence aléatoire alternée de glycols à chaîne longue ou courte.
Les segments durs de cette partie sont des unités esters à chaîne courte, tandis que les segments mous sont généralement des polyéthers aliphatiques et des polyester glycols.
Étant donné que ce matériau d’impression 3D flexible est considéré comme un matériau de qualité technique, ce n’est pas quelque chose que vous verrez aussi souvent que le TPU.
Le TPC présente une faible densité et une plage d'élasticité de 300 à 350 %. Sa dureté Shore varie de 40 à 72 D.
Le TPC présente une bonne résistance aux produits chimiques et une résistance élevée avec une bonne stabilité thermique et une bonne résistance à la température.
Lors de l'impression avec TPC, il est conseillé de maintenir la température dans la plage de 220 à 260 degrés Celsius, la température du lit dans la plage de 90 à 110 degrés Celsius et la plage de vitesse d'impression identique à celle du TPU.
TPA
Le copolymère chimique de TPE et de nylon appelé polyamide thermoplastique est une combinaison de texture lisse et brillante provenant du nylon et de la flexibilité qui est un avantage du TPE.
Il présente une flexibilité et une élasticité élevées de l'ordre de 370 à 497 pour cent, avec une dureté Shore de l'ordre de 75 à 63 A.
Il est exceptionnellement durable et offre une imprimabilité comparable à celle du TPC. Il présente une bonne résistance à la chaleur et une bonne adhérence des couches.
La température de l'extrudeuse de l'imprimante lors de l'impression de ce matériau doit être comprise entre 220 et 230 degrés Celsius, tandis que la température du lit doit être comprise entre 30 et 60 degrés Celsius.
La vitesse d'impression de votre imprimante peut être la même que celle recommandée lors de l'impression de TPU et de TPC.
L'adhérence du lit de l'imprimante doit être à base de PVA et le système d'extrusion peut être à entraînement direct ou Bowden.
Date de publication : 10 juillet 2023