Impression 3D FDM :Comparaison des filaments ASA, PETG et PC

Fabrication de filaments fondus (FFF) , ou Fused Deposition Modeling (FDM), comme on l'appelle plus communément, reste l'une des technologies d'impression 3D les plus populaires. Et à mesure que la technologie continue d'évoluer, FDM trouve de plus en plus d'applications industrielles dans l'atelier de fabrication. Le développement de nouveaux matériaux polymères est un facteur clé de ce développement.

Dans le didacticiel d'aujourd'hui, nous examinerons trois matériaux thermoplastiques populaires disponibles pour l'impression 3D FDM :ASA, PETG et PC. Nous explorerons leurs avantages, leurs limites, ainsi que des conseils pour une impression réussie.

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ASA, PETG et PC comparés

Matériel Avantages Inconvénients Applications courantes ASAForte résistance aux UV et aux produits chimiques
Facile à post-traiterPeut être difficile à imprimer
Nécessite des températures d'impression élevées
Emet des fumées malodorantesCouvertures de pare-chocs
Matériel de jardin
Jigs et accessoires PETGSplus fort que l'ABS
Sûr pour les aliments
Peu de défauts de gauchissement/rétrécissement Hygroscopique
Pensé au « cordage »
Peut adhérer à la surface d'impression
Difficile à peindre/collerRécipients de stockage d'aliments
Prothèse appareils
Emballage PCRaide et solide
Transparent
Peut résister aux méthodes de post-traitement difficiles, par ex. tumblingHygroscopique
Nécessite des conditions optimales pour une impression réussieMoules
Collecteurs d'admission (renforcés) gabarits et montages

Impression 3D avec ASA

Qu'est-ce que l'ASA ?

Acrylonitrile Styrène Acrylate (AAS) est un thermoplastique d'impression 3D courant qui a une haute résistance aux UV et aux produits chimiques.

Développé à l'origine comme une version avancée de l'ABS, l'ASA est plus adapté à une utilisation en extérieur que l'ABS, qui peut être endommagé par une exposition prolongée au soleil.

Bien que l'ASA soit structurellement très similaire à l'ABS, il existe quelques différences clés. Par exemple, l'ABS peut devenir cassant au soleil, alors que la formulation matérielle de l'ASA le rend dix fois plus résistant aux intempéries et aux UV que l'ABS.

Sa résistance supérieure aux rayons UV et à l'exposition aux intempéries fait donc de l'ASA une bonne option pour les applications extérieures.

Pourquoi imprimer avec ASA ?

• Fortes propriétés mécaniques :L'ASA a une résistance élevée aux chocs et à la température, ce qui signifie que les pièces peuvent résister aux contraintes mécaniques pendant une longue période.
  
  
• Résistant aux UV :Le matériau a une stabilité UV exceptionnelle, ce qui signifie qu'il conserve ses propriétés lorsqu'il est exposé au soleil.
  
  
• Grande résistance chimique :L'ASA peut résister à une large gamme de produits chimiques, y compris les hydrocarbures saturés, les huiles lubrifiantes, les huiles végétales et animales, les solutions salines aqueuses, les acides et alcalis faibles et l'eau.
  
  
• Post-traitement facile :ASA se prête bien à diverses techniques de post-traitement. Ponçage, peinture (avec des peintures acryliques), collage, fraisage, perçage et découpe - toutes ces étapes de post-traitement peuvent être effectuées avec une pièce ASA. Le matériau se dissout également dans des solvants comme l'acétone, ce qui facilite le lissage des lignes de couche.

Quelles sont les limites de l'ASA ?

• Température d'extrusion élevée requise :Lors de l'impression avec ASA, la température de l'extrudeuse et du lit d'impression doit être élevée, ce qui rend le processus d'impression très énergivore.
  
  
• Difficulté à imprimer :Lorsque la température d'impression n'est pas correctement réglée, cela crée une contrainte interne lors de l'impression des pièces, ce qui peut entraîner un gauchissement, des pièces faibles et une séparation des couches.
  
  
• Fumées :ASA émet des fumées intenses et malodorantes pendant le processus d'impression. Les fumées peuvent provoquer des irritations et des maux de tête, il est donc important de s'assurer que votre espace de travail dispose d'une bonne ventilation. Cependant, de nombreuses imprimantes 3D FDM disponibles sont équipées soit d'un boîtier, soit d'un filtre et d'un ventilateur pour l'extraction des fumées.

Applications courantes de l'ASA

Applications extérieures

Grâce à sa stabilité aux UV, l'ASA est bien adapté aux applications extérieures, allant des boîtiers électriques aux équipements de jardin et aux pièces automobiles.

Automobile

De bonnes propriétés mécaniques et un prix relativement bas font de l'ASA un excellent choix pour les prototypes fonctionnels et certaines pièces d'utilisation finale. Pour les applications automobiles, l'ASA peut être utilisé pour prototyper des pièces, notamment des caches de pare-chocs, des grilles, des boîtiers de rétroviseurs latéraux et des supports de tableau de bord.

Outillage

Les poignées/poignées ergonomiques légères, les dispositifs d'assemblage et les gabarits, le fardage, les porte-outils sont également des applications bien adaptées à l'ASA.

Conseils pour l'impression 3D ASA

Exigences d'impression de base :

Température de l'extrudeur :230-250 °C

Température du lit d'impression :95-110 °C

Enclos :fortement recommandé

Couvre-lit imprimé :recommandé (ruban Kapton, ABS Slurry)

• ASA est très sensible à la température. Avec différents fabricants de filaments ASA ayant un réglage de température idéal légèrement différent, il est toujours recommandé de suivre les exigences spécifiées par votre fabricant de filaments.
  

• Pour éviter le gauchissement et la séparation des couches, il est conseillé d'utiliser une bonne adhérence telle que du ruban Kapton. Le ruban Kapton aide également à répartir uniformément la chaleur sur le lit d'impression et à obtenir des impressions avec un fond brillant.
  

• En raison des températures d'impression élevées, les pièces imprimées avec ASA peuvent être sujettes à une surchauffe, ce qui entraîne une sortie de mauvaise qualité. Pour éviter ce problème, une bonne règle de base consiste à imprimer les premières couches à une température plus élevée, puis à abaisser la température de 5 degrés pour le reste de l'impression.
  

• L'utilisation d'un ventilateur de refroidissement est un autre moyen de gérer la surchauffe. Il est conseillé d'utiliser le ventilateur de couche à la vitesse minimale possible (10-25% de la puissance totale). Cela aidera à refroidir le matériau sans produire de changement soudain de température pouvant provoquer des fissures.
  

• Coté post-traitement, les pièces ASA peuvent être lissées en plongeant la pièce imprimée dans un bain d'acétone. Il peut ensuite être collé et peint directement sans avoir besoin d'appliquer des apprêts.

Impression 3D avec PETG

Qu'est-ce que le PETG ?

Utilisé pour tout, des emballages alimentaires aux bouteilles d'eau, le polyéthylène téréphtalate glycol (PETG) est l'un des polymères les plus utilisés aujourd'hui.

Le PETG est une variante du matériau PET plus connu et est utilisé comme filament pour l'impression 3D. Cependant, le PETG est modifié au glycol, ce qui rend le filament plus clair et plus doux que le PET et bien plus adapté à l'impression 3D.

Ce thermoplastique combine les propriétés les plus utiles de l'ABS et du PLA. Avec la solidité de l'ABS et la facilité d'utilisation du PLA, le PETG s'impose comme un matériau durable, résistant à la température et relativement flexible, idéal pour les pièces mécaniques et les prototypes fonctionnels.

Pourquoi utiliser PETG ?

• C'est supérieur à l'ABS :Le PETG est résistant aux chocs et plus durable que l'ABS. Grâce à une forte adhérence des couches, il résiste mieux à la lumière UV et est généralement moins difficile à imprimer. De plus, le PETG n'émet pas de fumées malodorantes.
  
  
• Peu de problèmes liés à la température :Lors de l'impression avec PETG, il est moins probable que votre pièce se déforme ou rétrécisse en raison des changements de température.
  
  
• Il est considéré comme étant sans danger pour les aliments : Cela dit, assurez-vous de vérifier les spécifications du fabricant de filaments en question.

Quelles sont les limites du PETG ?

• Le PETG est hygroscopique :Cela signifie qu'il absorbe l'humidité de l'air. L'humidité de l'air affecte négativement le matériau et peut entraîner des échecs d'impression. Pour cette raison, le filament doit être stocké dans un environnement sec.

• Le PETG a tendance à « enfiler » : Cela se produit lorsque l'extrudeuse fait fondre plus de matière qu'elle ne le devrait idéalement. Au fur et à mesure que l'extrudeuse se déplace, le matériau supplémentaire s'égoutte, adhère à la couche et provoque des ficelles, ce qui affecte la précision d'une impression. Un réglage correct des paramètres d'impression peut atténuer cet effet.
  
  
• Possibilité de fusion avec le lit d'impression :Parfois, le PETG peut fusionner avec le lit d'impression pendant le processus d'impression. Cela peut rendre son retrait difficile sans endommager la surface du lit d'impression. Par conséquent, il est fortement déconseillé d'imprimer sur des surfaces comme le verre et le PEI. Au lieu de cela, vous pouvez enduire la surface de construction d'un agent de démoulage comme de la colle ou de la laque pour garantir une impression réussie.
  
  
• En raison des propriétés du PETG, qui rendent difficile le collage des adhésifs, les pièces peuvent être difficiles à peindre ou à coller.

Applications courantes

Fabrication

Considéré comme étant sans danger pour les aliments, le PETG est un matériau courant dans l'industrie manufacturière, où il peut être utilisé pour les bouteilles d'eau et de boissons, les contenants d'huile de cuisson et les contenants de stockage d'aliments conformes à la FDA.

Étant donné qu'il est très résistant aux chocs, le PETG convient également à l'impression de produits susceptibles de subir des contraintes soudaines ou prolongées, tels que des composants de protection, des prothèses, des gabarits et des accessoires et des pièces mécaniques.

Emballage

L'emballage du produit est un autre cas où le PETG peut être utilisé. Par exemple, un emballage transparent en PETG peut être utilisé pour mettre en valeur un article, tandis que la résistance aux chocs du matériau le gardera en sécurité.

La capacité du PETG à résister à des processus de stérilisation rigoureux le rend également approprié pour l'emballage de dispositifs pharmaceutiques et médicaux.

Conseils pour démarrer avec l'impression 3D PETG

Exigences d'impression de base :

Température de l'extrudeur :220-260 °C

Température du lit d'impression :50-75 °C

Enclos :pas nécessaire

Couvre-lit imprimé :bâton de colle, scotch bleu

• Commencez toujours avec une faible vitesse d'impression d'environ 15 mm/s, ce qui vous aidera généralement à trouver les paramètres qui conviennent le mieux à votre matériau. Une fois que vous avez identifié les meilleurs paramètres, vous pouvez augmenter votre vitesse d'impression.
• Pour éviter le suintement et le cordage, vous pouvez augmenter légèrement la longueur de rétraction - ajoutez 1 mm pour une extrudeuse directe et 2-3 mm pour une extrudeuse de type Bowden. Si vous obtenez toujours des cordes, vous pouvez utiliser un pistolet thermique pour brûler toutes les cordes restantes une fois qu'une partie est terminée.
• Si les couches de votre impression commencent à se séparer ou à se fissurer, vous devrez réduire la vitesse du ventilateur de refroidissement. Moins on utilise de refroidissement, plus les couches extrudées auront de temps pour se lier complètement avec le reste de la pièce.

Impression 3D avec du polycarbonate

Qu'est-ce que le polycarbonate ?

Polycarbonate (PC) est l'un des plastiques techniques les plus résistants disponibles pour l'impression 3D. Si vous avez besoin de pièces solides, résistantes à la chaleur et dimensionnellement stables qui peuvent résister à de forts impacts, alors le PC sera une option matérielle attrayante.

Le PC peut être assez difficile à imprimer en 3D, car il nécessite des températures élevées pour s'extruder correctement et a une plus grande tendance à se déformer et à se fendre que d'autres thermoplastiques comme l'ABS. Cependant, une fois maîtrisé, il peut produire des pièces imprimées en 3D solides et durables pour votre prochaine application d'ingénierie.

Pourquoi imprimer en 3D avec un PC ?

• Excellentes propriétés des matériaux :Le PC est un matériau rigide offrant une rigidité, une résistance et une résistance à la chaleur élevées. Le PC présente une résistance chimique modérée et une excellente résistance à la température.
  
  
• Bonnes propriétés optiques :La transparence du PC est comparable à celle du verre. Le matériau transmet mieux la lumière visible que la plupart des autres plastiques, y compris le PETG.
  
  
• Post-traitement facile :la haute résistance aux chocs du PC fait du culbutage une option appropriée pour le post-traitement automatisé. En faisant vibrer les particules de sable, les lignes de couche peuvent être lissées rapidement sans endommager la pièce.

Quelles sont les limites du PC ?

• Tout comme le PETG, le PC est hygroscopique, vous devez donc conserver le filament dans un environnement contrôlé à faible humidité pour éviter qu'il n'absorbe l'humidité de l'air.
  
  
• Le PC n'est pas le matériau le plus facile à imprimer en 3D si les conditions optimales ne sont pas réunies. En raison de sa haute résistance à la chaleur, le PC doit être imprimé à une température élevée (généralement supérieure à 250 °C). Cependant, des températures élevées peuvent entraîner une accumulation de contraintes internes dans une pièce, la faisant se déformer, se délaminer et adhérer mal au lit d'impression.

Applications courantes

Le PC a été utilisé dans des applications aussi diverses que les verres de lunettes de soleil, les masques de plongée, les écrans d'affichage électroniques et les étuis de téléphone.

Moules d'injection

Puisqu'il est solide et résistant à la chaleur, le PC est idéal pour les applications à fortes contraintes et porteuses et peut être soumis à des températures allant jusqu'à 110 ºC. Les moules à injection pour la fabrication à faible volume, les outils et les prototypes fonctionnels sont tous de bons candidats pour l'impression 3D avec PC.

Collecteurs d'admission

Le PC renforcé au carbone est également bien adapté à la fabrication de collecteurs d'admission et d'autres pièces soumises à des températures élevées.

Conseils pour l'impression 3D sur PC

Exigences d'impression de base :

Température de l'extrudeur :250-300 °C

Température du lit d'impression :90-150 °C

Enclos :recommandé

Couvre-lit imprimé :bâton de colle, PEI

• Le PC nécessite un environnement d'impression contrôlé à haute température. Pour assurer un environnement contrôlé, il est recommandé d'utiliser une imprimante 3D entièrement fermée. Cela maintiendra la température à l'intérieur de l'imprimante 3D au niveau nécessaire, facilitant un taux de réussite d'impression plus élevé, une meilleure qualité et des performances des pièces imprimées.
  
  
• Pour obtenir la meilleure adhérence du lit d'impression, une bonne règle de base est d'appliquer une fine couche de colle sur une plaque de construction ou d'utiliser des feuilles PEI.
  
  
• Lors de l'impression 3D avec un PC, il est important d'imprimer avec le ventilateur de refroidissement éteint pour éviter le gondolage et le gauchissement.
  
  
• Le filament PC a tendance à suinter lors de l'impression. Pour éviter cela, essayez d'augmenter la distance de rétraction et la vitesse de rétraction. Cependant, pour éviter que votre buse ne se coince, évitez les distances de rétraction supérieures à 10 mm.

Choisissez judicieusement votre matériel FDM

Le choix du matériau adapté à vos besoins dépend de votre application spécifique.

ASA, PETG et PC ont tous leurs avantages et applications auxquels ils sont les mieux adaptés. Si vous recherchez un filament pour fabriquer des pièces à des fins extérieures et des prototypes, ASA est un excellent choix. Pour des prototypes fonctionnels solides et durables, vous voudrez peut-être jeter un œil au PETG. Enfin, choisissez le filament PC si vous souhaitez imprimer en 3D des pièces transparentes mais très rigides.

L'impression 3D FDM peut parfois être délicate; cependant, avec la bonne approche, ces défis sont surmontables.

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