Remplacer l'ABS ou le polypropylène moulés par injection avec Formlabs : Choisir le meilleur matériau d'impression 3D

Dans le monde de la fabrication traditionnelle, les « Big Three » — ABS, Polypropylène et Nylon — sont depuis longtemps la référence. Ce sont les chevaux de bataille du moulage par injection, valorisés pour leurs propriétés mécaniques prévisibles et leur fiabilité.

Mais alors que les cycles de développement produit se raccourcissent et que la demande pour des pièces fonctionnelles imprimées en 3D grandit, les ingénieurs cherchent de plus en plus des 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 spécifiquement conçues pour combler l'écart entre prototypage et production. Quelle résine Formlabs utiliser quand vous remplacez une pièce en ABS ? Ou pour un prototype fonctionnel d'une pièce qui sera finalement moulée par injection ou usinée en nylon ?

Ce guide passe en revue les thermoplastiques les plus populaires et quel matériau Formlabs choisir, basé sur la propriété mécanique la plus importante pour votre application.

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Besoin d'aide pour choisir quel matériau d'impression 3D utiliser ? Notre nouvel assistant matériel interactif vous aide à prendre les bonnes décisions matérielles selon votre application et les propriétés qui vous importent le plus dans notre bibliothèque croissante de résines.

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

L'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) est l'un des thermoplastiques les plus utilisés, généralement produit en masse par moulage par injection. Il est très populaire pour les grands composants intérieurs automobiles comme les tableaux de bord et consoles, ainsi que pour de nombreux produits du quotidien : jouets pour enfants (briques Lego®), enceintes, boîtiers d'appareils électroménagers. L'ABS est aussi l'un des filaments les plus populaires sur les imprimantes 3D à dépôt de filament fondu (FDM).

Pour les imprimantes SLA, les utilisateurs cherchent un matériau durable, rigide, raide — mais pas raide au point d'être fragile. Pour ces applications, la résine Tough 2000 est la comparaison la plus proche. Les pièces en Tough 2000 ne se plient pas facilement, ont une bonne résistance à l'impact et tiennent sur la durée. Bien que la Tough 2000 ait une résistance à l'impact Izod entaillé bien inférieure à l'ABS moulé par injection, les avantages de l'impression 3D en termes de complexité de design et de personnalisation permettent de contourner des contraintes comme celle-ci.

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La résine Tough 2000 V2 est un matériau robuste avec une résistance et une raideur comparables à l'ABS, combinant ténacité, haute résistance thermique et résistance au fluage.

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Le PEHD (polyéthylène haute densité) est facilement identifiable comme le plastique produit en masse pour bouteilles de shampoing, bidons de lait, contenants de produits ménagers (c'est le numéro 2 dans les codes de recyclage — ♴). Les produits en PEHD sont souvent soufflés et très résistants à l'usure et au frottement. Cette résistance à l'usure rend le PEHD idéal pour les charnières intégrées et les pièces qui doivent se plier ou se déformer fréquemment sans craquer.

Le meilleur matériau Formlabs en comparaison pour le PEHD est la résine Tough 1000. La Tough 1000 a remplacé notre résine Durable, précédemment très populaire, comme matériau de choix pour les pièces nécessitant une excellente allongement à la rupture, une surface lisse et une résistance à l'impact.

La Tough 1000 peut remplacer le PEHD en termes de propriétés mécaniques dans presque tous les scénarios, sauf ceux où des températures élevées sont présentes — le HDT quelque peu bas de la Tough 1000 la rend plus susceptible de se déformer légèrement sous la chaleur.

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La résine Tough 2000 V2 est un matériau robuste avec une résistance et une raideur comparables à l'ABS, combinant ténacité, haute résistance thermique et résistance au fluage.

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La Tough 1000 peut remplacer le polypropylène moulé par injection dans les situations où la résistance au frottement et la malléabilité douce sont les caractéristiques principales à reproduire.

Le polypropylène (PP) est largement utilisé pour sa faible friction, ses propriétés isolantes, sa résistance chimique et à l'impact. Sa popularité vient en partie de sa capacité à s'adapter à diverses techniques de fabrication, créant une large gamme d'épaisseurs et de raideurs. Les pièces en PP servent à de nombreuses applications : seringues, couverts jetables, porte-gobelets auto, etc. Le PP est identifiable par le symbole de recyclage numéro 5 (♷).

La Tough 1500 et la Tough 1000 ont toutes deux certaines des meilleures qualités du polypropylène. Choisissez la Tough 1000 si vous cherchez la résistance au frottement et la malléabilité douce de certaines pièces PP. En revanche, si vous visez la résistance et la rigidité durable des pièces PP plus épaisses, choisissez la Tough 1500.

La Tough 1500 est idéale pour les pièces devant équilibrer raideur et ductilité, que ce soit pour des mécanismes souples ou des boîtiers robustes avec vis auto-taraudeuses et clips. La résistance à la traction ultime et la résistance à la flexion de la Tough 1500 surpassent même le polypropylène moulé par injection traditionnel, bien que son allongement à la rupture soit significativement plus bas.

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

Les polyamides, communément appelés nylons, sont solides et rigides sans être fragiles — ils peuvent « revenir en place » et ont une excellente résistance thermique et à la fatigue. Les polyamides existent en plusieurs structures, généralement identifiées par des chiffres indiquant le nombre d'atomes de carbone dans leurs blocs de construction (monomères). Par exemple, le Nylon 6 vient d'un bloc à 6 carbones, le Nylon 12 d'un bloc à 12 carbones.

Le meilleur matériau Formlabs pour substituer le nylon produit en masse est, bien sûr, le nylon imprimé en SLS — un matériau polyvalent comme la poudre Nylon 12, excellente pour pièces solides et durables, ou un matériau plus spécialisé axé performance comme la poudre Nylon 11. Il existe aussi des composites nylon très spécifiques, comme la poudre Nylon 11 CF pour des pièces extrêmement rigides.

Cependant, si le nylon SLS n'est pas une option et que vous avez besoin d'une résine SLA Formlabs, le meilleur remplacement pour un polyamide dépend de la propriété mécanique qui vous importe le plus. Les polyamides peuvent avoir diverses propriétés remarquables, alors décidez si vous voulez surtout la rigidité, la durabilité ou la résistance à l'impact du nylon. Pour la rigidité, ou remplacer un nylon chargé ou composite, le meilleur matériau peut être la Rigid 10K, extrêmement rigide et dense. Si vous privilégiez la flexibilité et la résistance à la fatigue du nylon 12, la meilleure option de résine comparable est la Tough 1500. Pour un nylon 6 plus « glissant », la Tough 1000 est votre meilleur pari.

Cet outil de fabrication, ou consommable de production, est conçu et utilisé par Eaton sur leur site d'Olean, NY pour faire avancer les pièces dans leur système de fabrication en flux unitaire. Originellement usiné en Delrin (gauche), il est maintenant imprimé en 3D sur la série Fuse SLS en poudre Nylon 12.

Le polyoxyméthylène (POM), aussi appelé acétal ou sous son nom commercial Delrin®, est très populaire en fabrication comme plastique usinable grâce à sa haute rigidité, son faible frottement et son excellente stabilité dimensionnelle. Comme il ne se plie, n'étire ni n'absorbe l'humidité, il est particulièrement prisé en usine pour les consommables de production ou outils de fabrication.

Le Delrin a la ductilité du PP et la rigidité de l'ABS, donc selon votre cas d'usage, soit la Tough 1000 soit la Tough 2000 peuvent convenir. Pour de la production en volume d'outils de fabrication, comme chez Eaton, remplacer les consommables en Delrin par du Nylon 12 poudre SLS peut réduire coûts matériaux et temps de main-d'œuvre — tout en atteignant la même rigidité et durabilité que les pièces Delrin d'origine.

Il n'y a 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 SLS sur la série Fuse avec l'éditeur de paramètres d'impression, à différents duromètres.

Le polyuréthane thermoplastique (TPU) est un élastomère flexible avec excellente durabilité, résistance chimique et à l'abrasion. Il sert pour l'amortissement de vibrations, la chaussure, et de nombreuses pièces devant se plier et revenir ou absorber les chocs. Le TPU peut être fabriqué avec une gamme de duretés Shore, rendant le produit final plus ou moins rigide, du 50A souple au 90A+ plus dur.

Bien que Formlabs ait un matériau TPU pour la série Fuse SLS (poudre TPU 90A), il n'y a pas de formulation résine TPU. Cependant, vous pouvez remplacer le TPU produit en masse par des pièces résine imprimées en Elastic 50A pour les duromètres plus tendres et Flexible 80A pour les duromètres un peu plus durs.

La Rigid 10K peut remplacer le PEEK dans les situations où vous cherchez un matériau extrêmement rigide, fort et raide. De nombreux utilisateurs Formlabs comptent sur la Rigid 10K pour fabriquer des outillages de moulage par injection 3D utilisables sur machines industrielles pour des milliers de cycles.

Le polyétheréthercétone (PEEK) est un plastique industriel haute performance pouvant remplacer le métal dans l'aérospatial, l'automobile, le médical et les services publics. Il n'est pas possible de remplacer le PEEK avec un seul matériau d'impression 3D — il est trop performant sur trop de propriétés. Un matériau structurellement différent mais apparenté, le PEKK, est plus facile à traiter et partage beaucoup des propriétés extrêmes du PEEK.

Cependant, si vous cherchez la rigidité du PEEK et pouvez sacrifier un peu de sa résistance à l'impact, la Rigid 10K est adaptée. Si vous avez besoin de la haute résistance thermique du PEEK, la High Temp Resin est le meilleur choix. Et si vous avez besoin de la biocompatibilité du PEEK, la gamme de résines biocompatibles Formlabs est idéale, comme BioMed Clear, BioMed White ou BioMed Black.

Les plastiques industriels comme l'ABS, le PEEK et le polypropylène ne seront pas entièrement remplacés par des matériaux imprimés en 3D de sitôt — il reste 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 3D et matériaux deviennent plus avancés et techniquement capables, les pièces imprimées en 3D peuvent remplacer les plastiques industriels traditionnels dans de nombreux scénarios d'utilisation finale, des biens de consommation aux outils de fabrication et prototypes fonctionnels.

Les résines Formlabs sont de bons remplaçants pour ces matériaux courants dans de nombreuses situations. Elles ont été spécifiquement formulées et rigoureusement testées pour assurer leur performance.

Pour voir par vous-même, demandez une pièce d'échantillon 3D gratuite. Ou contactez notre équipe pour discuter votre application particulière et obtenir un échantillon personnalisé d'un de vos fichiers.