Remplacez l'ABS ou le polypropylène moulés par injection par Formlabs :sélection du meilleur matériau d'impression 3D

Dans le monde de la fabrication traditionnelle, les « trois grands » – ABS, polypropylène et nylon – sont depuis longtemps la référence. Ce sont les bêtes de somme du moulage par injection, appréciés pour leurs propriétés mécaniques prévisibles et leur fiabilité.

Mais à mesure que les cycles de développement de produits diminuent et que la demande de pièces imprimées en 3D fonctionnelles et destinées à l'utilisation finale augmente, les ingénieurs recherchent de plus en plus de matériaux d'impression 3D qui ne se contentent pas de « ressembler » à ces plastiques, mais qui se comportent comme eux.

Chez Formlabs, nous avons développé une bibliothèque de résines fonctionnelles spécialement conçues pour combler le fossé entre le prototypage et la production. Alors, quelle résine Formlabs devriez-vous utiliser lorsque vous remplacez une pièce ABS ? Ou créer un prototype fonctionnel pour quelque chose qui sera éventuellement moulé par injection ou usiné à partir de nylon ? 

Ce guide passera en revue les thermoplastiques les plus populaires et quel matériau Formlabs vous convient le mieux, en fonction de la propriété mécanique la plus importante pour votre application.

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Besoin d’aide pour déterminer quel matériau d’impression 3D choisir ? Notre nouvel assistant interactif de matériaux vous aide à prendre les bonnes décisions en matière de matériaux en fonction de votre application et des propriétés qui vous intéressent le plus dans notre bibliothèque croissante de résines.

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Si vous recherchez une résine Formlabs capable d'imiter la durabilité, la rigidité et la rigidité (sans fragilité) de l'ABS, comme dans Lego® briques, Tough 2000 Resin est le meilleur choix. 

L'ABS, ou Acrylonitrile Butadiène Styrène, est l'un des thermoplastiques les plus couramment utilisés, généralement fabriqués en masse par moulage par injection. Il est extrêmement populaire pour les grands composants intérieurs automobiles tels que les tableaux de bord et les consoles, ainsi que pour de nombreux produits de consommation que nous utilisons quotidiennement, comme les jouets pour enfants (briques Lego®) ou les boîtiers d'enceintes et d'appareils de cuisine. L’ABS est également l’un des filaments les plus populaires utilisés sur les imprimantes 3D à dépôt fondu (FDM). 

Pour les imprimantes 3D SLA, les utilisateurs recherchent un matériau durable, rigide et rigide, mais pas rigide au point de devenir cassant. Pour ces applications, la résine Tough 2000 constitue la comparaison la plus proche. Les pièces résistantes en résine 2000 ne se plieront pas facilement, auront une bonne résistance aux chocs et résisteront à une utilisation prolongée. Bien que la résine Tough 2000 ait une résistance aux chocs Izod crantés bien inférieure à celle de l'ABS moulé par injection, les avantages conférés par l'impression 3D en termes de complexité de conception et de personnalisation permettent de concevoir autour de contraintes comme celle-ci. 

Exemple de pièce

La résine Tough 2000 V2 est un matériau robuste avec une résistance et une rigidité comparables à l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), combinant ténacité avec résistance aux températures élevées et au fluage.

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Le PEHD, ou polyéthylène haute densité, est facilement identifiable comme le plastique fabriqué en masse pour les bouteilles de shampoing, les pots de lait et les contenants de produits de nettoyage (c'est le numéro deux dans les codes de recyclage du plastique — ♴). Les produits en PEHD sont souvent moulés par soufflage et sont très résistants à l'usure et au frottement. Cette résistance à l'usure rend le PEHD idéal pour les charnières vivantes et les pièces qui doivent se plier ou s'enfoncer fréquemment sans se fissurer. 

La meilleure comparaison de matériaux Formlabs pour le PEHD est la résine Tough 1000. La résine Tough 1000 a remplacé notre résine auparavant très populaire, la résine durable, en tant que matériau de choix pour les pièces nécessitant un excellent allongement à la rupture, une surface lisse et une résistance aux chocs. 

La résine Tough 1000 peut remplacer le PEHD en termes de propriétés mécaniques dans presque tous les scénarios, à l'exception de ceux dans lesquels des températures élevées sont présentes. Le HDT quelque peu faible de la résine Tough 1000 la rend plus susceptible de se déformer légèrement sous l'effet de la chaleur.

Exemple de pièce

La résine Tough 2000 V2 est un matériau robuste avec une résistance et une rigidité comparables à l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), combinant ténacité avec résistance aux températures élevées et au fluage.

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La résine Tough 1000 peut remplacer le polypropylène moulé par injection dans les situations où la résistance au frottement et la souplesse en douceur sont les principales caractéristiques que vous cherchez à reproduire. 

Le polypropylène ou PP est largement utilisé pour ses propriétés à faible frottement, isolantes et résistantes aux produits chimiques et aux chocs. Sa popularité est due en partie à sa capacité à s'adapter à une gamme de techniques de fabrication et à ces techniques à créer une large gamme d'épaisseurs et de rigidités de pièces en PP. Les pièces en PP peuvent être utilisées pour de nombreuses applications différentes, notamment les seringues, les couverts jetables, les porte-gobelets automobiles, etc. Le PP peut être identifié par le symbole de recyclage numéro 5 (♷).

Les résines Tough 1500 et Tough 1000 possèdent toutes deux certaines des meilleures qualités du polypropylène. Vous devriez choisir la résine Tough 1000 si la résistance au frottement et la souplesse douce de certaines pièces en PP sont ce que vous recherchez. Cependant, si vous recherchez la résistance et la rigidité durable des pièces en polypropylène plus épaisses, vous devriez choisir la résine Tough 1500. 

La résine Tough 1500 est idéale pour les pièces qui doivent équilibrer rigidité et ductilité, qu'il s'agisse de mécanismes conformes ou de boîtiers robustes dotés de vis autotaraudeuses et d'encliquetage. La résistance ultime à la traction et à la flexion de la résine Tough 1500 surpasse en réalité les matériaux en polypropylène moulés par injection traditionnels, bien que son allongement à la rupture soit nettement inférieur. 

Les matériaux en nylon imprimés en 3D SLS, comme ces pièces imprimées avec la poudre Formlabs Nylon 11, sont chimiquement identiques aux polyamides moulés par injection. Il n'existe pas de résine « nylon » directe pour les imprimantes 3D SLA, mais la résine Tough 1000 peut remplacer le nylon 6, la résine Tough 1500 peut remplacer le nylon 12 et la résine rigide 10K peut remplacer le nylon chargé de verre.

Les polyamides, communément appelés nylons, sont solides et rigides sans être cassants :ils peuvent se « reprendre » et ont une excellente résistance thermique et à la fatigue. Les polyamides (nylons) se présentent sous plusieurs structures différentes. Ils sont généralement identifiés par des chiffres qui font référence au nombre d’atomes de carbone dans leurs éléments constitutifs de départ (monomères). Par exemple, le nylon 6 est fabriqué à partir d'un élément de base à 6 carbones, tandis que le nylon 12 provient d'un élément de base à 12 carbones.

Le meilleur matériau Formlabs pour remplacer le nylon produit en série est, bien sûr, le nylon imprimé en 3D SLS – un matériau polyvalent comme la poudre de nylon 12, excellent pour les pièces solides et durables, ou un matériau plus spécialisé et axé sur la performance comme la poudre de nylon 11. Il existe également des composites de nylon très spécifiques, comme le Nylon 11 CF Powder pour les pièces extrêmement rigides. 

Cependant, si le nylon imprimé en 3D SLS n'est pas une option et que vous avez besoin d'un matériau en résine Formlabs SLA, le meilleur remplacement pour un polyamide dépend de la propriété du matériau qui vous intéresse le plus. Les polyamides peuvent avoir une gamme de propriétés mécaniques remarquables, alors décidez si vous souhaitez avant tout la rigidité, la durabilité ou la résistance aux chocs du nylon. Pour la rigidité, ou pour remplacer un nylon chargé ou composite, le meilleur matériau peut être la résine rigide 10K, qui est extrêmement rigide et dense. Si vous êtes plus intéressé par la flexibilité et la résistance à la fatigue du nylon 12, la meilleure option pour une résine comparable est la résine Tough 1500. Pour un matériau en nylon 6 plus « glissant », la résine Tough 1000 est votre meilleur choix.

Cette aide à la fabrication, ou consommable de production, est conçue et utilisée par Eaton sur son site d'Olean, dans l'État de New York, pour déplacer les pièces dans son système de fabrication en flux monobloc. Initialement usiné à partir de Delrin (à gauche), il est maintenant imprimé en 3D sur l'imprimante 3D Fuse Series SLS en poudre Nylon 12. 

Le polyoxyméthylène (POM), également connu sous le nom d'acétal ou sous son nom commercial Delrin®, est extrêmement populaire dans les scénarios de fabrication en tant que plastique usinable en raison de sa rigidité élevée, de son faible frottement et de son excellente stabilité dimensionnelle. Parce qu’il ne se plie pas, ne s’étire pas et n’absorbe pas l’humidité, il est particulièrement populaire dans les usines pour les consommables de production ou les aides à la fabrication. 

Le Delrin a la ductilité du PP et la rigidité de l'ABS, donc selon votre cas d'utilisation, la résine Tough 1000 ou la résine Tough 2000 pourraient fonctionner. Pour la production d'aide à la fabrication en volume plus important, comme chez Eaton, le remplacement des consommables de production en Delrin par de la poudre de nylon 12 imprimée en 3D SLS peut réduire les coûts des matériaux et le temps de main-d'œuvre, tout en obtenant la même rigidité et la même durabilité que les pièces en Delrin d'origine. 

Il n'existe pas de résines chimiquement identiques au TPU moulé par injection, mais il existe des filaments FDM et des poudres SLS, comme ces deux joints en poudre TPU 90A imprimés en 3D SLS, imprimés à différents duromètres sur la série Fuse à l'aide de l'éditeur de paramètres d'impression. 

Le polyuréthane thermoplastique, ou TPU, est un élastomère flexible offrant une excellente durabilité, résistance aux produits chimiques et à l'abrasion. Il est utilisé pour les applications d’amortissement des vibrations, les chaussures et de nombreuses pièces qui doivent se plier et rebondir ou absorber les impacts. Le TPU peut être fabriqué avec une gamme de duretés Shore, ce qui rend le produit final plus ou moins rigide, allant du souple 50A au plus dur 90A+. 

Bien que Formlabs propose un matériau TPU pour la série SLS Fuse (poudre TPU 90A), il n'existe pas de formulation de résine TPU. Cependant, vous pouvez remplacer le TPU fabriqué en série par des pièces en résine imprimées en résine Elastic 50A pour les duromètres plus souples et en résine Flexible 80A pour les duromètres légèrement plus durs. 

La résine rigide 10K peut remplacer le PEEK dans les situations où vous recherchez un matériau extrêmement rigide, solide et rigide. De nombreux utilisateurs de Formlabs s'appuient sur la résine Rigid 10K pour fabriquer des outils de moulage par injection par impression 3D qui peuvent être utilisés dans les machines de moulage par injection industrielles pour des milliers de prises de vue. 

Le polyétheréthercétone, ou PEEK, est un plastique industriel haute performance qui peut être utilisé pour remplacer le métal dans les applications aérospatiales, automobiles, médicales et utilitaires. Il n’est pas possible de remplacer le PEEK par un seul matériau d’impression 3D :il est trop performant sur différentes propriétés. Un matériau structurellement différent, mais apparenté, appelé PEKK, est plus facile à traiter et partage de nombreuses propriétés extrêmes du PEEK.

Cependant, si vous recherchez la rigidité du PEEK et pouvez sacrifier une partie de sa résistance aux chocs, la résine Rigid 10K convient. Si vous avez besoin de la résistance élevée à la chaleur du PEEK, la résine haute température est le meilleur choix. Et si vous avez besoin de la biocompatibilité du PEEK, la gamme de résines biocompatibles Formlabs est idéale, comme la résine BioMed Clear, la résine BioMed White ou la résine BioMed Black. 

Les plastiques industriels comme l’ABS, le PEEK et le polypropylène ne seront pas entièrement remplacés de si tôt par des matériaux imprimés en 3D :il est trop rentable et efficace de les produire par moulage par injection, soufflage, thermoformage et autres procédés de production de masse. 

Cependant, à mesure que les imprimantes et les matériaux 3D deviennent plus avancés et techniquement performants, les pièces imprimées en 3D sont en mesure de remplacer les plastiques industriels traditionnels dans de nombreux scénarios d'utilisation finale, des biens de consommation aux aides à la fabrication et aux prototypes fonctionnels. 

Les résines Formlabs constituent de bons substituts à ces matériaux courants dans de nombreuses situations. Ils ont été spécifiquement formulés et rigoureusement testés pour garantir qu’ils peuvent fonctionner selon les besoins. 

Pour constater par vous-même, demandez un échantillon gratuit imprimé en 3D. Ou contactez notre équipe pour discuter de votre application particulière et obtenir un échantillon personnalisé de l'un de vos fichiers.