10 solutions éprouvées pour pièces 3D résistantes à l'eau : matériaux et post-traitement

La résistance à l'eau est essentielle pour les pièces exposées à la pluie et autres conditions météorologiques humides, y compris le contact constant avec l'eau comme les bouteilles. Pour les technologies d'impression 3D, plusieurs facteurs entrent en jeu pour obtenir des pièces résistantes à l'eau : le matériau, le procédé d'impression 3D et les options de post-traitement.

Matériaux d'impression 3D résistants à l'eau

La plupart des matériaux d'impression 3D comme le PLA se dégradent lors d'une exposition prolongée à l'eau, tandis que les métaux développent généralement de la rouille par oxydation. Les matériaux offrant une bonne résistance à l'eau sont classés IP 67 et/ou IP 68 selon le code de protection IP.

Les matériaux ci-dessous permettent de réaliser des modèles 3D résistants à l'eau sans trop de traitements de surface.

Polypropylène (PP)

Ce matériau est populaire pour les bouteilles et contenants d'emballage alimentaire. Il est léger et repousse l'eau (hydrophobe), contrairement à d'autres matériaux qui l'absorbent au fil du temps.

Le polypropylène est très flexible et offre une bonne adhérence inter-couches avec peu d'espaces entre les couches lors de l'impression. En plus d'être résistant à l'eau, il résiste aussi aux produits chimiques agressifs comme les acides et solvants organiques. Il présente aussi une bonne résistance thermique.

Technologies d'impression 3D adaptées : MJF et SLS

Nylon PA 12

Ce matériau offre une bonne élasticité et une haute résistance aux chocs. Sa résistance aux produits chimiques, alcools, carburants, huiles et détergents est excellente. Il présente une bonne stabilité aux intempéries et aux UV. Le PA12 offre certaines propriétés d'étanchéité et un bon rapport qualité-prix global. Cependant, il ne convient pas pour un contact prolongé avec l'eau et nécessite des traitements de surface spécifiques comme le revêtement époxy pour une meilleure résistance à l'eau.

Technologies d'impression 3D adaptées : SLS et FDM

ABS

Ce matériau est excellent pour l'impression résistante à l'eau. L'ABS est un matériau résistant aux chocs et dur, avec une température de transition vitreuse d'environ 105 °C. Il résiste fortement aux acides aqueux, phosphorique et chlorhydrique. Cependant, il peut être endommagé par la lumière du soleil. Il est couramment utilisé dans les conduites d'arrosage et les tuyaux de drainage.

Technologie d'impression 3D adaptée : FDM

Polycarbonate

Le polycarbonate est un matériau transparent avec une bonne résistance aux chocs. C'est un matériau idéal pour les biberons, bouteilles d'eau réutilisables.

Le polycarbonate est un matériau dur et amorphe avec une haute résistance aux chocs, une bonne stabilité et de bonnes propriétés électriques. Il offre une large plage de température d'utilisation avec une température de fléchissement sous charge de 140 °C.

Technologie d'impression 3D adaptée : FDM

PETG

Le PETG présente une résistance chimique significative, une bonne durabilité et une bonne formabilité. Il offre une forte barrière contre l'eau et l'humidité ainsi qu'une bonne résistance aux chocs et est légèrement flexible. Ce matériau a des températures de formage basses, ce qui le rend populaire dans les applications grand public.

Le PETG est couramment utilisé pour les contenants alimentaires et les bouteilles de boissons liquides.

Technologie d'impression 3D adaptée : FDM

ASA (Acrylonitrile styrène acrylate)

C'est un thermoplastique amorphe avec une résistance aux intempéries améliorée. Il est largement utilisé en prototypage en impression 3D grâce à sa résistance aux UV et ses excellentes propriétés mécaniques. L'ASA offre une bonne résistance aux produits chimiques et à la chaleur, avec une température de transition vitreuse de 108 °C.

Technologie d'impression 3D adaptée : FDM

Acier inoxydable 316L / 1.4404

Le pourcentage relativement faible de chrome dans l'acier inoxydable le rend résistant à l'eau. Il résiste assez bien à l'oxydation (rouille). Cependant, il peut être endommagé par l'eau chlorée. Il est généralement utilisé dans l'équipement de transformation alimentaire et de laboratoire, les échangeurs de chaleur, écrous et boulons.

Technologie d'impression 3D adaptée : DMLS

Comparaison des coûts de production de pièces avec matériaux résistants à l'eau

Voici une comparaison des coûts de production de pièces avec différents matériaux résistants à l'eau via le moteur de devis instantané de Xometry :

Matériau	Technologie d'impression 3D	Coût par unité	Coût unitaire pour 10 pièces	Coût unitaire pour 100 pièces
Polypropylène	MJF	51,00 €	11,72 €	8,89 €
Polypropylène	SLS	51,00 €	31,57 €	30,69 €
Nylon PA 12	SLS	20,96 €	15,03 €	12,73 €
Nylon PA 12	FDM	18,70 €	10,35 €	5,63 €
ABS	FDM	9,13 €	6,34 €	2,57 €
Polycarbonate	FDM	34,45 €	25,89 €	25,03 €
PETG	FDM	10,84 €	4,28 €	3,32 €
ASA	FDM	18,75 €	6,60 €	3,99 €
Acier inoxydable 316L / 1.4404	DMLS	387,12 €	294,83 €	Prix sur demande

Technologies d'impression 3D résistantes à l'eau

Le dépôt de filament fondu (FDM), la stéréolithographie (SLA) et le frittage laser sélectif (SLS) sont les meilleures technologies d'impression 3D pour la production de pièces résistantes à l'eau. Les techniques suivantes s'appliquent principalement lors du processus FDM pour obtenir de meilleures propriétés de résistance à l'eau.

Épaisseur de paroi

Une épaisseur de couche de 0,15 mm offre une bonne qualité d'impression et de bonnes pièces résistantes à l'eau. Augmenter l'épaisseur de la paroi est un moyen de réduire la porosité à l'eau. L'épaisseur peut être augmentée en utilisant une faible hauteur de couche, un remplissage solide et une température élevée.

Augmenter les parois (shells)

En règle générale, plus on ajoute de périmètres, plus les chances de produire une pièce résistante à l'eau augmentent. La combinaison de 4 à 6 périmètres avec une épaisseur de paroi d'environ 3 mm fonctionne bien pour des pièces étanches. Cependant, différents matériaux ont des limites de périmètres différentes, d'où l'importance de considérer cette limite pour le matériau choisi.

Température d'impression plus élevée

Des températures plus élevées peuvent améliorer l'adhérence entre les couches. Cette liaison améliorée réduit les espaces inter-couches qui peuvent causer des fuites d'eau.

Options de post-traitement pour obtenir des pièces résistantes à l'eau

Les processus de post-production sont des moyens sûrs de garantir que vos pièces ont la résistance à l'eau nécessaire pour le service.

Lissage vapeur

Ce processus implique la fusion des couches, l'élimination des espaces inter-couches et le resserrement de l'étanchéité autour de la pièce. Il est accompli principalement en appliquant un solvant sur une impression soluble. Il est à noter que les solvants chimiques sont quelque peu spécifiques aux matériaux.

Ce traitement de surface est disponible pour les technologies MJF et SLS.

Revêtement époxy

Avant l'application de l'époxy, il est vital de poncer et polir la surface de la pièce 3D pour la rendre aussi lisse que possible. Cela assurera qu'elle est correctement apprêtée pour l'application de l'époxy. Les époxy bicomposants sont idéaux pour obtenir des pièces 3D résistantes à l'eau. La fluidité est juste suffisante pour pénétrer dans les fissures, vides ou espaces de l'impression 3D. L'époxy durcit ensuite pour produire une couche rigide étanche à l'eau.

Conclusion

Xometry Europe offre non seulement les matériaux et les procédés d'impression 3D, mais aussi les opérations de post-traitement nécessaires pour produire des pièces résistantes à l'eau de haute qualité et fonctionnelles. Rendez-vous sur notre Moteur de Devis Instantané pour explorer nos divers matériaux, technologies et options de finition et télécharger votre modèle 3D.