Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la technologie d'impression 3D gagne du terrain et remplace les technologies de fabrication traditionnelles plus anciennes ?
Si l'on tente d'énumérer les raisons de cette transformation, la personnalisation figurera très certainement en tête de liste. Les gens recherchent la personnalisation et s'intéressent moins à la standardisation.
C’est grâce à ce changement de comportement et à la capacité de la technologie d’impression 3D à satisfaire le besoin de personnalisation des individus, par la customisation, qu’elle peut remplacer les technologies de fabrication traditionnelles basées sur la standardisation.
La flexibilité est un facteur souvent négligé qui explique la recherche de personnalisation. Et le fait qu'il existe sur le marché des matériaux d'impression 3D flexibles permettant de développer des pièces toujours plus flexibles et des prototypes fonctionnels est une véritable source de joie pour certains utilisateurs.
La mode imprimée en 3D et les prothèses de bras imprimées en 3D sont des exemples d'applications où la flexibilité de l'impression 3D doit être appréciée.
L'impression 3D du caoutchouc est un domaine encore en phase de recherche et de développement. Pour l'instant, nous ne disposons pas de cette technologie ; tant que le caoutchouc ne sera pas entièrement imprimable, nous devrons nous contenter d'alternatives.
D'après les recherches, les élastomères thermoplastiques sont les alternatives les plus proches du caoutchouc. Cet article se propose d'examiner en détail quatre types de matériaux flexibles.
Ces matériaux d'impression 3D flexibles sont appelés TPU, TPC, TPA et PLA souple. 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 vous ouvrira un monde de possibilités pour vos impressions.
Non seulement vous pouvez imprimer toute une gamme d'objets différents avec votre filament flexible, mais si vous possédez une imprimante équipée d'une extrudeuse à double ou multi-têtes, vous pouvez également imprimer des choses assez étonnantes avec ce matériau.
Des pièces et des prototypes fonctionnels tels que des tongs sur mesure, des têtes de balles anti-stress ou de simples amortisseurs de vibrations peuvent être imprimés à l'aide de votre imprimante.
Si vous êtes déterminé à utiliser le filament Flexi pour imprimer vos objets, vous réussirez forcément à donner vie à vos idées les plus intimes.
Avec autant d'options disponibles aujourd'hui dans ce domaine, il serait difficile d'imaginer le temps qui se serait déjà écoulé dans le domaine de l'impression 3D sans ce matériau d'impression.
À l'époque, imprimer avec des filaments flexibles était un véritable calvaire pour les utilisateurs. Ce calvaire était dû à de nombreux facteurs liés à un fait commun : ces matériaux sont extrêmement mous.
La souplesse du matériau d'impression 3D flexible rendait risqué d'utiliser n'importe quelle imprimante ; il fallait un matériel vraiment fiable.
La plupart des imprimantes de l'époque étaient confrontées au problème de l'effet de résistance à la poussée, de sorte que chaque fois qu'on poussait quelque chose sans rigidité à travers une buse, celui-ci se pliait, se tordait et résistait.
Quiconque a déjà fait couler du fil d'une aiguille pour coudre n'importe quel type de tissu peut comprendre ce phénomène.
Outre le problème de l'effet de poussée, la fabrication de filaments plus souples comme le TPE était une tâche herculéenne, surtout avec des tolérances serrées.
Si vous optez pour une faible tolérance et que vous lancez la production, il est probable que le filament que vous avez fabriqué présente des défauts de finition, des bourrages et un processus d'extrusion défaillant.
Mais la situation a évolué : il existe aujourd’hui toute une gamme de filaments souples, dont certains présentent des propriétés élastiques et différents niveaux de souplesse. Le PLA souple, le TPU et le TPE en sont quelques exemples.
Dureté Shore
Il s'agit d'un critère courant que vous pourriez retrouver chez les fabricants de filaments, mentionné à côté du nom de leur matériau d'impression 3D.
La dureté Shore est définie comme la mesure de la résistance à l'indentation de chaque matériau.
Cette échelle a été inventée autrefois, à une époque où l'on n'avait aucun point de référence pour parler de la dureté des matériaux.
Ainsi, avant l'invention de l'échelle de dureté Shore, les gens devaient s'appuyer sur leur expérience pour expliquer la dureté des matériaux sur lesquels ils avaient mené des expériences, plutôt que de mentionner un chiffre.
Cette échelle devient un facteur important lorsqu'il s'agit de choisir le matériau du moule pour la fabrication d'une pièce d'un prototype fonctionnel.
Ainsi, par exemple, si vous souhaitez choisir entre deux caoutchoucs pour réaliser un moule de ballerine debout en plâtre, la dureté Shore vous indiquera qu'un caoutchouc d'une dureté courte de 70 A est moins utile qu'un caoutchouc d'une dureté Shore de 30 A.
En général, lorsqu'on travaille avec des filaments, on sait que la dureté Shore recommandée d'un matériau flexible se situe entre 100A et 75A.
De toute évidence, un matériau d'impression 3D flexible ayant une dureté Shore de 100A serait plus dur qu'un matériau ayant une dureté de 75A.
Quels sont les critères à prendre en compte lors de l'achat d'un filament flexible ?
Il existe divers facteurs à prendre en compte lors de l'achat de filaments, et pas seulement de filaments flexibles.
Vous devriez commencer par un point central qui est le plus important pour vous, comme par exemple la qualité du matériau qui permettra d'obtenir une pièce esthétique d'un prototype fonctionnel.
Il faut ensuite penser à la fiabilité de la chaîne d'approvisionnement : le matériau utilisé pour l'impression 3D doit être disponible en permanence, sinon vous finirez par utiliser une quantité limitée de matériau d'impression 3D.
Après avoir pris en compte ces facteurs, il est important de considérer une élasticité élevée et une large gamme de couleurs. En effet, tous les matériaux d'impression 3D flexibles ne sont pas disponibles dans la couleur souhaitée.
Après avoir pris en compte tous ces facteurs, vous pouvez comparer le service client et les prix de l'entreprise avec ceux des autres entreprises du marché.
Nous allons maintenant énumérer quelques-uns des matériaux que vous pouvez choisir pour imprimer une pièce flexible ou un prototype fonctionnel.
Liste des matériaux flexibles pour l'impression 3D
Tous les matériaux mentionnés ci-dessous possèdent des caractéristiques communes : ils sont flexibles et souples. Ils présentent une excellente résistance à la fatigue et de bonnes propriétés électriques.
Ils présentent une capacité d'amortissement des vibrations et une résistance aux chocs exceptionnelles. Ces matériaux résistent aux produits chimiques et aux intempéries, et offrent une bonne résistance à la déchirure et à l'abrasion.
Ils sont tous recyclables et possèdent une bonne capacité d'absorption des chocs.
Prérequis de l'imprimante pour l'impression avec des matériaux d'impression 3D flexibles
Il existe certains paramètres standard à définir sur votre imprimante avant d'imprimer avec ces matériaux.
La plage de température de l'extrudeuse de votre imprimante doit se situer entre 210 et 260 degrés Celsius, tandis que la plage de température du plateau 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 pour l'impression avec des matériaux flexibles peut varier de cinq millimètres par seconde à trente millimètres par seconde.
Le système d'extrusion de votre imprimante 3D doit être à entraînement direct et il est recommandé d'utiliser un ventilateur de refroidissement pour un post-traitement plus rapide des pièces et des prototypes fonctionnels que vous fabriquez.
Difficultés rencontrées lors de l'impression avec ces matériaux
Bien sûr, il y a certains points à prendre en compte avant d'imprimer avec ces matériaux, compte tenu des difficultés rencontrées précédemment par les utilisateurs.
-Les élastomères thermoplastiques sont connus pour être mal supportés par les extrudeuses des imprimantes.
-Ils absorbent l'humidité, attendez-vous donc à ce que votre impression prenne du volume 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, ou polyuréthane thermoplastique, est très répandu sur le marché. De ce fait, lors de l'achat de filaments flexibles, il y a de fortes chances que ce matériau soit celui que vous rencontrerez le plus souvent, par rapport à d'autres filaments.
Il est réputé sur le marché pour sa plus grande rigidité et sa facilité d'extrusion, supérieures à celles des autres filaments.
Ce matériau présente une résistance satisfaisante et une grande durabilité. Son élasticité est élevée, de l'ordre de 600 à 700 %.
La dureté Shore de ce matériau varie de 60 A à 55 D. Il présente 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 haute résistance à l'abrasion.
Il est recommandé de maintenir la température de votre imprimante entre 210 et 230 degrés Celsius et celle du plateau entre 60 degrés Celsius (à froid).
La vitesse d'impression, comme mentionné ci-dessus, doit être comprise entre cinq et trente millimètres par seconde, tandis que pour l'adhérence au plateau, il est conseillé d'utiliser du ruban Kapton ou du ruban de peintre.
L'extrudeuse doit être à entraînement direct et le ventilateur de refroidissement n'est pas recommandé, du moins pour les premières couches de cette imprimante.
TPC
Il s'agit de copolyesters thermoplastiques. Chimiquement, ce sont des polyétheresters présentant une séquence aléatoire alternée de glycols à chaîne longue ou courte.
Les segments rigides de cette partie sont des unités ester à chaîne courte, tandis que les segments souples sont généralement des polyéthers aliphatiques et des polyester glycols.
Ce matériau d'impression 3D flexible étant considéré comme un matériau de qualité technique, on ne le rencontre pas aussi fréquemment 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 chimique et une grande solidité, ainsi qu'une bonne stabilité thermique et une bonne résistance à la température.
Lors de l'impression avec du TPC, il est conseillé de maintenir la température entre 220 et 260 degrés Celsius, la température du plateau entre 90 et 110 degrés Celsius et la vitesse d'impression identique à celle du TPU.
TPA
Le copolymère chimique de TPE et de nylon appelé polyamide thermoplastique est une combinaison de la texture lisse et brillante apportée par le nylon et de la flexibilité, un atout du TPE.
Il possède une flexibilité et une élasticité élevées, comprises entre 370 et 497 %, avec une dureté Shore comprise entre 75 et 63 A.
Il est exceptionnellement durable et offre une imprimabilité équivalente à celle du TPC. Il présente une bonne résistance à la chaleur ainsi qu'une excellente adhérence entre les couches.
Lors de l'impression de ce matériau, la température de l'extrudeuse de l'imprimante doit se situer entre 220 et 230 degrés Celsius, tandis que la température du plateau doit se situer entre 30 et 60 degrés Celsius.
La vitesse d'impression de votre imprimante peut être identique à celle recommandée pour l'impression de TPU et de TPC.
L'adhésif du plateau 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