L'aérospatiale rencontre l'additif :tout ce que vous devez savoir sur l'ULTEM (PEI)

Une introduction aux plastiques ULTEM

Les polymères plastiques hautes performances se répartissent en deux catégories :les thermodurcissables et les thermoplastiques. Les polymères thermodurcissables sont ceux qui se solidifient à une dureté irréversible après durcissement en raison de liaisons chimiques à l'intérieur du plastique. Le polymère durcit selon un schéma de réticulation qui l'empêche de refondre, même sous une chaleur extrême.

ULTEM®, le nom de marque du polyétherimide (PEI), est l'une des rares résines thermoplastiques amorphes disponibles dans le commerce qui conserve son intégrité mécanique à des températures élevées. Initialement développé par General Electric Plastics Division (maintenant SABIC) au début des années 1980, ULTEM est un plastique haute performance qui est un incontournable de l'industrie manufacturière depuis plus de 35 ans. Ce matériau est solide, résistant aux produits chimiques et aux flammes, facile à utiliser et capable de résister à des températures extrêmement élevées tout en conservant un ensemble de propriétés électriques stables.

Souvent utilisé dans la production de circuits imprimés, de lunettes, d'équipements de préparation et de stérilisation des aliments et, peut-être plus particulièrement, de pièces d'avion, ULTEM est connu pour sa résistance et sa durabilité. Lisez la suite pour découvrir tout ce que vous devez savoir sur ULTEM.

Imprimer avec ULTEM

ULTEM est facile à thermoformer et peut être fabriqué par modélisation par dépôt de fil fondu (FDM). Une buse chauffée suit à plusieurs reprises un parcours d'outil défini et émet une couche de matériau à la fois jusqu'à ce que le produit soit complètement formé.

La modélisation par injection est une autre option rapide et rentable pour la fabrication avec ULTEM. Les pastilles thermoplastiques sont introduites dans la vis de moulage par injection, fondues et injectées dans le moule, refroidies et durcies, puis la pièce terminée est expulsée via la broche d'éjection. Ce processus est idéal pour la production de pièces uniformes en grandes quantités, telles que les douilles à roder.

Spécifications mécaniques

ULTEM se démarque des autres polymères hautes performances car il est spécialement conçu pour rester mécaniquement stable dans des conditions extrêmes. Il peut résister à des températures supérieures à 217°C pendant de longues périodes et rester dimensionnellement stable dans des températures fluctuantes. Il est intrinsèquement ignifuge et produit un minimum de fumée qui n'est pas plus toxique que la fumée produite par la combustion du bois.

Les thermoplastiques amorphes ont tendance à se fissurer lorsqu'ils entrent en contact avec des graisses et des huiles alimentaires, des alcools, des acides, des fluides utilisés pour l'entretien des voitures et des avions et d'autres solutions aqueuses. Non seulement ULTEM peut résister à la fissuration sous contrainte dans de telles conditions, mais il est également résistant aux rayons ultraviolets et aux rayonnements gamma.

Les principales spécifications mécaniques d'ULTEM incluent :

• Résistance à la traction à la rupture (73 °F) :15 200 psi
• Résistance à la flexion (73 °F) :22 000 psi
• Élongation à la rupture (73 °F) :60 %
• Résistance au cisaillement :15 000 psi
• Point de fusion :426 °F
• Inflammabilité :V-0
• Résistance diélectrique dans l'air :830 V/mil

Ces spécifications mécaniques s'appliquent uniquement à l'ULTEM standard — les spécifications varient selon les différentes variétés du produit, y compris l'ULTEM 10 %, 20 % et 30 % renforcé de verre.

ULTEM et l'industrie aérospatiale

L'industrie aérospatiale est naturellement stricte avec les normes mécaniques et les réglementations de qualité auxquelles les pièces doivent se conformer. Pour garantir la conformité aux normes de qualification et d'équivalence établies par la Federal Aviation Administration (FAA), les nouvelles pièces doivent passer par des processus de test et d'approbation longs, rigoureux et coûteux.

Malheureusement, ces longs processus sont incompatibles avec la demande croissante d'avions plus récents, plus rapides et moins chers. Pour répondre à cette demande, les leaders de l'industrie comme Boeing et Airbus devraient accélérer les délais de production tout en maintenant les coûts bas. Un nombre croissant d'acteurs de l'industrie aérospatiale commerciale relèvent ces défis avec l'aide de la fabrication additive, un processus dans lequel ils peuvent utiliser ULTEM.

ULTEM fait partie des rares résines approuvées pour une utilisation dans le secteur de l'aérospatiale commerciale. Il surpasse les thermoplastiques comparables en matière de résistance au fluage, la tendance des matériaux à se déformer et à se dégrader sous des contraintes mécaniques répétées. Il résiste également bien au contact de divers carburants, liquides de refroidissement et lubrifiants. Sa résistance aux flammes garantit qu'il est conforme à la réglementation FAA 25.853 en matière d'inflammabilité. En fait, ULTEM s'est déjà révélé très prometteur en tant que matériau viable pour les pare-feu et les housses de siège d'avion.

De plus, ULTEM peut aider les compagnies aéronautiques à atteindre leurs objectifs de réduction des coûts en réduisant le poids. Par exemple, LSG Sky Chefs et Norduyn ont collaboré sur une flotte de chariots de vol ultra-légers qui ont tiré parti d'ULTEM. Un Boeing 747 complet chargé de ces chariots pèserait 1 650 livres de moins qu'un avion chargé de chariots standard, une réduction de poids qui pourrait générer environ 65 000 dollars d'économies de carburant par an. Avec ULTEM, les fabricants de pièces aéronautiques n'ont pas à choisir entre un polymère solide ou léger ; ils obtiennent le meilleur des deux mondes.

Pourquoi ULTEM ?

Pour les fabricants, imprimer un produit solide, stable, léger, résistant aux flammes et aux produits chimiques, facile à traiter et doté de propriétés mécaniques polyvalentes peut sembler une tâche difficile. ULTEM vérifie chaque case. Ce polymère haute fidélité est un excellent choix pour une variété d'applications, des simples interrupteurs aux pièces d'avion complexes.

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