8 matériaux innovants pour l'impression 3D industrielle [2018]

Les matériaux jouent un rôle essentiel dans le processus de fabrication additive. Aux côtés du matériel (des machines de FA aux systèmes de post-traitement) et des logiciels (y compris la conception et le MES), les matériaux constituent le troisième pilier pour assurer le succès de la production pour la fabrication additive. Qu'il s'agisse de thermoplastiques de qualité technique ou d'alliages métalliques, les fabricants sont constamment à la recherche de matériaux offrant des propriétés mécaniques et des performances de pièces améliorées.

Aujourd'hui, la fabrication additive gagne rapidement du terrain en tant que méthode de production viable, permettant la création de produits très complexes. L'innovation dans les matériaux jouera un rôle crucial pour amener l'impression 3D dans le domaine de la production à haut volume. Heureusement, la gamme de matériaux disponibles sur le marché de la FA ne cesse de s'étendre et comprend déjà une gamme diversifiée de polymères, de résines, de métaux et de céramiques.

Il peut être difficile de suivre les dernières avancées dans les matériaux d'impression 3D, c'est pourquoi nous examinons 8 matériaux innovants pour l'impression 3D industrielle qui ont été dévoilés jusqu'à présent cette année.  

Résumé

Matériel Entreprise Propriétés Cas d'utilisation EPX 82CarbonHaute résistance
Résistant
Durabilité au cyclage thermiqueConnecteurs, supports et boîtiers Ultrasint PA6BASFMpoint de fusion :193°C
Haute rigidité Haute résistanceApplications typiques de l'automobile et des biens de consommation PrimePart STEvonikHaute élasticité
Haute résistance
Résistance chimiquePrototypes fonctionnels, production en série Filaments KetaSpire PEEK et Radel PPSUSolvayRésistance chimique
Peut résister à des températures élevées (Temp. ALM HT-23EOSHaute résistance chimique
Ignifuge
Haute résistance
LégerApplications aérospatiales BLDRmetalNanosteelHaute dureté
Ténacité
DuctilitéOutils, matrices, roulements et engrenages ScalmalloyAPWorksLéger
Haute résistance
DuctilitéApplications aérospatiales, supports (sport automobile) échangeurs de chaleur (automobile) FluorosiliconeACEO®Haute flexibilitéApplications d'étanchéité

1. EPX 82 de Carbone

Carbon, la société américaine connue pour sa technologie d'impression 3D Digital Light Synthesis, est également un acteur clé sur le marché des matériaux. La résine EPX 82 est un ajout récent au portefeuille déjà étendu de matériaux de qualité de production de l'entreprise. . EPX 82 est décrit comme un matériau haute résolution et haute résistance développé pour les applications d'ingénierie.

Avec une combinaison de résistance, de ténacité et de durabilité aux cycles thermiques, EPX 82 a une température de déflexion thermique comprise entre 104 °C et 130 °C. Il est particulièrement adapté à la production de pièces fonctionnelles telles que connecteurs, supports et boîtiers pour les secteurs automobile et industriel. Le matériau permet également la création de pièces avec des caractéristiques flexibles et des parois minces.

La technologie DLS de Carbon est connue pour sa capacité à produire des pièces avec des propriétés mécaniques, une résolution et des finitions de surface qui rivalisent avec les plastiques moulés par injection. L'ajout du nouveau matériau EPX 82 au portefeuille de matériaux de Carbon renforce encore la capacité de la technologie à créer des composants capables de résister aux environnements difficiles, portant les performances des pièces en résine imprimées en 3D à un nouveau niveau.

2. Ultrasint PA6 de BASF

BASF 3D Printing Solutions a lentement mais régulièrement augmenté son offre de matériaux de qualité industrielle pour l'impression 3D au cours de la dernière année. Ce printemps, la filiale du géant allemand de la chimie BASF a dévoilé un nouveau matériau polyamide pour le frittage sélectif par laser (SLS) :Ultrasint PA6 LM X085 . Dans SLS, où PA11 et PA12 sont les deux polyamides les plus couramment utilisés, ce nouveau matériau en nylon de BASF pourrait être un ajout très précieux au catalogue des matériaux SLS.

L'Ultrasint PA6 est une poudre de nylon avec un point de fusion relativement bas d'environ 193°C. Le bas point de fusion d'Ultrasint PA6 réduit la consommation d'énergie des machines SLS et contribue à accélérer le processus d'impression. Les pièces fabriquées avec Ultrasint PA6 présentent une rigidité et une résistance élevées et le matériau est généralement utilisé pour les applications automobiles et de biens de consommation.

3. Poudre à base de PEBA d'Evonik

Evonik est un fabricant de longue date de poudres de polyamide SLS, avec un portefeuille remontant à près de 20 ans. Alors que les polyamides étaient une norme fiable pour la technologie, le spécialiste allemand de la chimie a décidé d'élargir encore plus sa gamme de produits avec la sortie de la première poudre au monde à base de PEBA (polyéther bloc amide) plastique souple. Le PEBA est un élastomère thermoplastique haute performance connu pour sa faible densité, sa flexibilité et sa résistance à la fatigue

Le matériau haute performance, qui porte la marque PrimePart ST , élargit encore les options pour les applications d'impression 3D. PrimePart ST se distingue par son élasticité et sa résistance élevées, et est compatible avec les technologies de frittage à grande vitesse (HSS) et de jet de liant en plus de SLS.

Les pièces produites de manière additive à l'aide de la nouvelle poudre d'Evonik devraient flexibilité, excellente résistance chimique et durabilité. Les domaines d'application du nouveau matériau comprennent des pièces en plastique flexibles de haute qualité, entièrement fonctionnelles pour le prototypage ou la production en série.

4. Filaments KetaSpire PEEK et Radel PPSU de Solvay

Alors que la demande de thermoplastiques hautes performances augmente, la société chimique Solvay a développé trois nouveaux filaments polymères spécifiquement pour les applications AM haut de gamme dans les secteurs du pétrole et du gaz, de l'aérospatiale, de l'automobile et de la santé.

Les filaments, basés sur des plastiques PEEK et PPSU hautes performances, permettent la fusion des couches imprimées et possèdent une densité de pièces élevée et une résistance exceptionnelle des pièces - y compris dans l'axe Z, ce qui est généralement un défi pour FDM. Par exemple, Radel PPSU peut produire des pièces avec une résistance élevée à la chaleur et aux produits chimiques, ce qui la rend adaptée aux applications médicales ou même aux raccords d'eau chaude.

Notamment, le filament KetaSpire PEEK de Solvay a été inclus dans le logiciel de simulation Digimat d'e-Xstream. Grâce à ce partenariat, Solvay espère permettre à ses clients d'obtenir des impressions réussies en utilisant ses thermoplastiques hautes performances.

5. ALM HT-23 PEKK d'EOS

Le fabricant d'imprimantes 3D EOS propose désormais le premier matériau PEKK hautes performances renforcé de fibres de carbone pour ses systèmes SLS, développé en collaboration avec Boeing.

Lancé à RAPID + TCT 2018, ALM HT-23 a été développé en particulier pour les applications aérospatiales, permettant l'allègement et la réduction du coût global par pièce. Selon EOS, l'ALM HT-23 peut réduire considérablement les coûts d'outillage en remplaçant les pièces en aluminium par ce thermoplastique.

En dehors de l'aérospatiale, l'ALM HT-23 est également bien adapté aux applications industrielles qui nécessitent une résistance à l'usure et une résilience élevées sous des contraintes chimiques et où une résistance à la chaleur est requise.

6. Poudres BLDRmetal de Nanosteel

Cette année, Nanosteel, une entreprise opérant dans le domaine des matériaux en acier nanostructurés, a dévoilé de nouveaux alliages d'acier avec des propriétés matérielles que les alliages imprimables en 3D actuels ne peuvent pas offrir. La société a formulé des microstructures de matrice métallique uniques afin d'obtenir des propriétés améliorées dans ses matériaux.

La gamme de produits de Nanosteel comprend des poudres métalliques pour la fusion sur lit de poudre et des systèmes de projection de liant métallique. Par exemple, le BLDRmetal™ L-40 ferreux La poudre d'alliage, conçue pour être utilisée dans la fabrication additive à base de laser, peut être imprimée à température ambiante et peut produire des pièces d'une dureté et d'une ductilité élevées.

Selon NanoSteel, BLDRmetal offre une alternative aux aciers à outils difficiles à imprimer tels que le H13 et offre une performance supérieure à l'acier maraging M300. Avec d'excellentes propriétés physiques, le L-40 est un matériau recherché pour un certain nombre d'applications, notamment les outils, les matrices, les roulements et les engrenages.

7. Scalmalloy d'APWorks

Les pièces et composants métalliques légers sont très demandés, et Scalmalloy peut simplement fournir une solution au besoin croissant de métaux légers mais solides et ductiles. Développé par la société allemande APWorks en particulier pour l'impression 3D de métal sur lit de poudre, Scalmalloy offre le rapport achat/vol le plus bas et un rapport résistance/poids élevé.

À ce jour, les applications de Scalmalloy incluent des supports innovants, des motos et une cloison bionique. Cependant, avec ses propriétés matérielles combinant la légèreté de l'aluminium avec presque la même résistance et la même ductilité que le titane, Scalmalloy montre certainement son potentiel pour l'industrie automobile et autres transports.

8. Fluorosilicones ACEO®

ACEO®, une division du géant de la chimie Wacker Chemie, a déjà fait d'énormes progrès dans le développement d'une technologie innovante d'impression silicone3D. Avec l'introduction du fluorosilicone , la société a franchi une nouvelle étape importante.

Le fluorosilicone est un élastomère 100 % qui allie la résistance des fluorocarbures aux propriétés thermiques des silicones. Le fluorosilicone est le matériau de choix pour les applications d'étanchéité dans les industries nécessitant une résistance aux carburants, aux huiles et aux lubrifiants.

Le lancement du fluorosilicone par ACEO® ne marque que le début d'une gamme de silicones fonctionnels à venir dans le prochain quelques mois, selon l'entreprise.

Une plus grande innovation en matière de matériaux à venir

La demande pour une plus grande innovation et des matériaux de qualité supérieure ne fera que croître à mesure que le marché de l'impression 3D arrivera à maturité. Les fournisseurs de matériaux cherchant à capitaliser sur cette demande, des investissements plus importants sont réalisés dans le financement de vastes initiatives de R&D. Cela ne peut que signifier de plus grandes opportunités pour l'industrie dans son ensemble, car de nouveaux matériaux, offrant un large éventail de propriétés mécaniques, peuvent aider à accélérer le processus de fabrication additive une technologie de production pleinement viable.