Meilleurs matériaux flexibles pour l'impression 3D : performance et applications

L'impression 3D offre de grandes possibilités et de nombreuses variétés lorsqu'il s'agit d'imprimer des matériaux flexibles et caoutchouteux. Des pièces de production aux projets innovants et cool pour les amateurs, c'est quelque chose à découvrir. Jetons un coup d'œil aux options de matériaux flexibles pour l'impression 3D pour les technologies disponibles chez Xometry.

Indicateurs de dureté Shore des différents matériaux d'impression 3D

Quand il s'agit de polymères flexibles, la dureté Shore est l'une des principales propriétés à surveiller.

Les échelles de dureté Shore ont été créées pour fournir un point de référence commun lors de la comparaison de différents matériaux. Elle est mesurée à l'aide d'un duromètre. Il existe différentes échelles de dureté Shore pour mesurer la dureté de différents matériaux.

• L'échelle Shore OO mesure les matériaux extrêmement mous comme les gels (ex: semelles en gel).
• L'échelle Shore A mesure une large gamme de types de matériaux ; des très mous et flexibles aux plastiques semi-rigides avec presque aucune flexibilité.
• L'échelle Shore D mesure les caoutchoucs très durs, les plastiques semi-rigides et rigides (ex: tuyau PVC).

Comme vous pouvez le voir sur l'image, il y a un chevauchement sur les différentes échelles. Par exemple, un matériau avec une dureté Shore de 95A est aussi un Shore 50D.

Matériaux flexibles d'impression 3D disponibles chez Xometry

Différentes technologies d'impression nécessitent différents polymères ou résines pour imprimer. Voyons quel matériau d'impression chaque technologie requiert et ses propriétés en détail.

Polyuréthane thermoplastique (TPU)

Les TPU appartiennent à la catégorie des élastomères thermoplastiques (TPE). Les TPE peuvent aller de 10 Shore OO jusqu'à 72 Shore D, couvrant les trois échelles de dureté, cependant, l'échelle Shore A est la plus couramment utilisée.

TPU Polyuréthane 88/95A

Communément connu sous le nom d'Ultrasint™ TPU01, est un matériau polyvalent pour une application exclusivement en Multi Jet Fusion (MJF). Ce matériau est un uréthane thermoplastique, avec flexibilité, haute résistance à la déchirure et offre de bons détails. L'impression 3D TPU offre des possibilités uniques qui sont autrement difficiles à atteindre avec d'autres matériaux d'impression 3D comme l'ABS, le PLA ou le Nylon.

Combinant les propriétés du plastique et du caoutchouc, le TPU peut produire des pièces élastiques, hautement durables qui peuvent être facilement pliées ou compressées. Le matériau présente des qualités de caoutchouc rigide – un peu comme une roue de skateboard – permettant une gamme d'applications d'utilisation finale. De plus, le matériau est facile à imprimer et a une bonne résistance aux UV et à l'hydrolyse. Consultez la fiche technique TPU M95A pour les propriétés détaillées.

Technologie : Multi Jet Fusion (MJF)

Flex TPU/TPE-like

Si vous avez besoin d'un matériau résistant, flexible et caoutchouteux, le TPU/TPE flexible pour le frittage laser sélectif (SLS) est l'option parfaite. Avec une bonne résilience après déformation et une haute stabilité aux ultraviolets (UV), ce TPU SLS élastomérique offre de nombreux avantages. En créant un design structurel intéressant, des pièces peuvent être imprimées en 3D pour diverses applications, de l'automobile à l'industrie de la chaussure. Le matériau donne une surface blanche lisse et offre également une bonne résistance à l'hydrolyse, une excellente absorption des chocs.

Technologie : Frittage laser sélectif (SLS)

Les matériaux TPU peuvent également être utilisés avec l'impression FDM, mais généralement, de telles impressions 3D sont de qualité inférieure à celles imprimées avec des technologies à base de poudre comme SLS ou MJF, de plus, elles ne diffèrent presque pas en prix.

Propriétés du TPU

Il y a quelques propriétés clés exclusives des TPU qui bénéficient aux industries.

Résistance à l'abrasion/rayures

Une haute résistance à l'abrasion et aux rayures signifie durabilité et haute valeur esthétique. Les TPU donnent d'excellents résultats par rapport aux autres matériaux thermoplastiques lorsque la résistance à l'abrasion et aux rayures est critique pour une application comme les pièces intérieures automobiles, les pièces techniques et sportives.

Résistance aux UV

Outre le maintien de bonnes propriétés mécaniques, ils montrent également une stabilité extraordinaire aux radiations ultraviolettes et donc une stabilité des couleurs supérieure. Pour les pièces claires et foncées, les industries peuvent compter sur la haute résistance aux rayures et les performances UV du TPU car les TPU assurent la solidité des couleurs des pièces esthétiques.

Haute flexibilité

Les TPU offrent une haute flexibilité, absorption des chocs et rebond et sont d'excellents choix pour la fabrication de chaussures, d'équipements sportifs et de modèles orthopédiques. Cette propriété est très utile pour les intérieurs automobiles et les couvercles de filtres à air.

Autres avantages

• Bonne flexibilité sur une large plage de températures
• Excellente résistance aux basses températures et aux chocs
• Résistance robuste aux intempéries et aux radiations de haute énergie
• Haute élasticité sur toute la gamme de dureté
• Résilience aux huiles, graisses et nombreux solvants

Résines CLIP flexibles

Les résines CLIP sont une classe de résines de haute qualité utilisées avec la technologie d'impression 3D Carbon DLS. Chez Xometry, nous proposons trois types de résines CLIP flexibles. Regardez notre vidéo de présentation pour voir à quoi elles ressemblent :

• DLS EPU 40 (1:22)
• DLS FPU 50 (2:36)
• DLS SIL 30 (3:36)

DLS EPU 40 (Polyuréthane élastomérique)

L'EPU 40 est un élastomère polyuréthane haute performance qui est un bon choix pour les applications où une haute élasticité et une résistance à la déchirure sont nécessaires. La résine CLIP de polyuréthane élastomérique, en raison de ses hautes performances, permet un excellent comportement élastique sous charges de traction et de compression cycliques. Vous pouvez l'étirer et le plier, il reprend sa forme imprimée d'origine.

L'EPU 40 est comparable aux TPU commerciaux avec une dureté Shore de 70A. La résine EPU est caoutchouteuse, résistante, flexible et extensible, avec une épaisseur de couche de 100 µm ou 0,1 mm qui sont presque invisibles. Les pièces sont alors très proches des modèles moulés par injection, ce qui la rend très intéressante pour le prototypage. Consultez la fiche technique EPU 40.

Caractéristiques principales

• Hautement élastique
• Résistant à la déchirure
• Compatibilité chimique et biologique

Applications

• Joints et étanchéités
• Amortisseurs
• Isolateurs de vibrations

DLS FPU 50 (Polyuréthane flexible)

Le FPU 50 est un matériau semi-rigide résistant aux chocs, à l'abrasion et à la fatigue, qui est un bon choix pour les pièces qui doivent résister à des contraintes répétitives. Ce matériau peut être idéal pour les boîtiers robustes, les mécanismes de charnière et les ajustements par friction. Le FPU est comparable au polypropylène pour son excellente résistance à la fatigue et à la chaleur. Des caractéristiques aussi fines que 0,25 mm peuvent être imprimées en 3D et il n'est pas caoutchouteux et élastique comme l'EPU 40. Consultez les spécifications globales du DLS FPU 50.

Caractéristiques principales

• Tenace et résistant à la fatigue
• Haute résistance à la traction
• Haute résistance aux chocs et à l'écoulement

Applications

• Clips à pression
• Soufflets de décharge
• Supports et fixations pour encapsuler de petits circuits électriques

DLS SIL 30 (Silicone)

Le SIL, un matériau silicone-uréthane, est comparable aux TPE commerciaux avec une dureté Shore A de 35. La technologie CLIP permet l'impression 3D avec de nouvelles classes de polymères, y compris des chimies complexes telles que les résines à base de polyuréthane et d'ester cyanate. Le résultat est une sélection diversifiée et croissante de matériaux reflétant les exigences d'ingénierie courantes. Voici la fiche technique SIL 30.

Caractéristiques principales

• Toucher doux
• Biocompatible
• Résistant à la déchirure

Applications :

• Wearables (bracelets, coussinets d'écouteurs)
• Équipement médical

Tous ces résines CLIP sont adaptées pour un contact cutané à long terme (>30 jours). De même, toutes peuvent être utilisées pour un contact muqueux à court terme (<24 heures) sauf l'EPU 40*, qui est adapté au contact cutané uniquement. Ainsi, elles trouvent leur voie dans l'impression de matériaux sûrs dans l'industrie médicale également.

Comparaison des coûts des matériaux flexibles

Faisons une comparaison des coûts des trois résines à partir du moteur de devis de Xometry pour le modèle CAO

Matériau	Coût par unité	Coût unitaire pour 10 pièces	Coût unitaire pour 100 pièces
TPU Polyuréthane 88/95A (MJF)	29,95 €	12,37 €	11,41 €
Flex TPU/TPE-like (SLS)	25,84 €	23,24 €	21,41 €
EPU 40	212,44 €	48,82 €	48,82 €
FPU 50	436,53 €	100,31 €	100,31 €
SIL 30	632,56 €	159,24 €	159,24 €

Conclusion

Il existe 2 principaux types de matériaux flexibles pour l'impression 3D disponibles sur le marché de masse : les TPU, qui peuvent être imprimés avec des imprimantes 3D FDM, MJF et SLS et les résines CLIP (Carbon DLS). Optez pour les matériaux TPU si vous recherchez des pièces plus abordables et pour les résines CLIP plus chères si vous avez besoin de propriétés de matériaux avancées comme une haute résistance ou une résistance à la déchirure.

Toutes ces options d'impression 3D sont disponibles chez Xometry, téléchargez simplement vos fichiers CAO et consultez les options de prix.