Matériaux ABS courants pour la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM)

Les plastiques ABS sont une famille de résines thermoplastiques courantes caractérisées par leur résistance élevée aux chocs, leur rigidité et leur résistance chimique. Créés en polymérisant un durcisseur caoutchouteux avec des composés de styrène et d'acrylonitrile, les plastiques ABS sont relativement peu coûteux à produire, faciles à usiner ou à usiner CNC et excellents pour le moulage par injection. Les plastiques ABS et les matériaux Acrylonitrile Styrène Acrylate (ASA) associés ont également des points de fusion bas, ce qui les rend idéaux pour certains procédés de fabrication additive.

La modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) est une méthode additive qui crée des pièces en extrudant du matériau à travers une buse chauffée une couche à la fois jusqu'à ce que la pièce soit complète. Les imprimantes FDM peuvent fabriquer des pièces plus grandes que de nombreuses autres technologies additives et permettent aux fabricants de créer des prototypes et des pièces d'utilisation finale rapides et économiques avec une gamme d'options de finition.

Cependant, différents matériaux ABS et ASA peuvent être utilisés pour créer des composants imprimés FDM avec une variété de caractéristiques physiques et chimiques, il est donc essentiel pour les équipes de produits de laisser les besoins de l'application finale guider la sélection des matériaux.

Considérations matérielles clés pour l'impression FDM

Lors de la sélection d'un thermoplastique ABS, les ingénieurs doivent tenir compte de l'application, de la fonction, de l'apparence de la pièce finale et déterminer si les matériaux nécessitent une certification supplémentaire.

L'application de la pièce doit être le principal moteur de la sélection des matériaux. Par exemple, tenter d'utiliser des matériaux souples et flexibles pour créer des composants nécessitant une résistance élevée et une résistance aux chocs ne fera que nuire à l'efficacité fonctionnelle de la pièce.

Le choix du matériau doit donc s'aligner sur les caractéristiques requises de la pièce. La performance attendue de la pièce limitera également le pool de matériaux viables. Les pièces qui doivent être ignifuges, résistantes aux UV, flexibles ou qui fournissent une isolation électrique soulèvent chacune un ensemble spécifique de considérations lors du choix des matériaux.

Certains plastiques ABS peuvent être imprimés par FDM en couleur CMJN avec une haute résolution et des finitions esthétiques impressionnantes, tandis que d'autres nécessiteront un polissage ou une post-production supplémentaire. Ces coûts supplémentaires ne sont pas nécessairement prohibitifs, mais doivent être pris en compte lors de la sélection d'un matériau de production.

Enfin, selon l'application de la pièce, les matériaux peuvent devoir être certifiés pour la biocompatibilité, la résistance chimique, la capacité de stérilisation, la toxicité ou d'autres facteurs, soit par la FDA, soit par d'autres organisations spécifiques à l'industrie.

Voici quelques-uns des matériaux ABS et ASA les plus couramment utilisés pour le FDM. Veuillez noter que les mesures suivantes sont basées sur les matériaux Stratasys et qu'il peut y avoir de petites variations entre les fournisseurs.

PC-ABS

Cette combinaison de polycarbonate (PC) et de thermoplastiques ABS est solide, durable et résistante à la chaleur, tout en offrant une bonne résistance à la flexion. Le PC-ABS est extrêmement utile lors de la fabrication d'équipements industriels et du prototypage d'outils électriques. Les mesures suivantes concernent le plan XZ, sauf indication contraire.

• Température de déflexion thermique à 66 psi : 257 °F (125 °C)
• Limite d'élasticité :36 MPa (5 300 psi)
• Élongation au rendement :3,01 %
• Résistance à la rupture (orientation ZX) :34 MPa (5 070 psi)
• Élongation à la rupture :4,7 %
• Module de traction :1,98 GPa (270 ksi)
• Module de flexion :1,9 GPa (270 ksi)
• Résistance aux chocs :249 J/m avec encoche (655 J/m sans encoche)

ABS-ESD7

Ce thermoplastique possède des propriétés de dissipation statique qui le rendent idéal pour les applications où la sensibilité aux décharges statiques est un problème, y compris les outils utilisés pour assembler l'électronique, les emballages et les boîtiers.

• Température de déflexion thermique à 66 psi :105 °C (221 °F)
• Limite d'élasticité :35 MPa (5 130 psi)
• Élongation au rendement :2,06 %
• Résistance à la rupture (orientation ZX) :35 MPa (4 920 psi)
• Élongation à la rupture :3,4 %
• Module de traction :2,7 GPa (390 ksi)
• Module de flexion :2,4 GPa (350 ksi)
• Résistance aux chocs :35 J/m avec encoche (200 J/m sans encoche)

ABS-M30

L'ABS-M30 offre une liaison de couche plus forte que l'ABS standard, ce qui confère à ce matériau une résistance nettement supérieure. C'est un excellent matériau pour les prototypes fonctionnels, l'outillage et les pièces d'utilisation finale.

• Température de déflexion thermique à 66 psi : 220 °F (104 °C)
• Limite d'élasticité :30 MPa (4 470 psi)
• Élongation au rendement :8,06 %
• Résistance à la rupture (orientation ZX) :35 MPa (4 920 psi)
• Élongation à la rupture :3,4 %
• Module de traction :2,4 GPa (320 ksi)
• Module de flexion :2,22 GPa (320 ksi)
• Résistance aux chocs :100 J/m avec encoche (290 J/m sans encoche)

ABS-M30i

Ce matériau à haute résistance est similaire à l'ABS M30, avec l'avantage supplémentaire d'être biocompatible. Le matériau peut également être stérilisé, ce qui le rend bien adapté aux composants imprimés FDM qui entrent en contact avec des aliments, des médicaments ou la peau.

• Température de déflexion thermique à 66 psi : 204 °F (96 °C)
• Limite d'élasticité :331 MPa (48 007 psi)
• Élongation à la rupture :4 %
• Résistance à la traction :36 MPa (4 650 psi)
• Module de traction :2 400 MPa (350 000 psi)
• Résistance à la flexion :61 MPa (8 800 psi)
• Module de flexion :2 300 MPa (336 000 psi)
• Résistance aux chocs :139 J/m avec encoche (283 J/m sans encoche)

ASA

L'ASA est similaire à l'ABS mais offre une résistance supérieure aux UV, c'est pourquoi il est couramment utilisé pour les pièces exposées aux éléments et pour les applications d'infrastructure.

• Température de déflexion thermique à 66 psi :102 °C (216 °F)
• Limite d'élasticité :33 MPa (4 750 psi)
• Élongation au rendement :2,52 %
• Résistance à la rupture (orientation ZX) :30 MPa (4 630 psi)
• Élongation à la rupture :5,9 %
• Module de traction :2,14 GPa (310 ksi)
• Module de flexion :1,97 GPa (285 ksi)
• Résistance aux chocs :45 J/m avec encoche (285 J/m sans encoche)

Pourquoi ABS/ASA ?

Les résines ABS et ASA sont solides, durables et résistantes à l'abrasion, ce qui les rend bien adaptées à une large gamme d'applications de pièces, telles que les boîtiers de protection, les biens de consommation emballés et d'autres objets qui doivent résister à l'usure. Les plastiques ABS présentent également une bonne isolation électrique et une stabilité dimensionnelle élevée, ce qui signifie qu'ils ne se dégradent pas mécaniquement avec le temps. De plus, les résines ABA et ASA sont rentables à fabriquer, ce qui les rend largement accessibles aux équipes de produits avec des budgets de toutes tailles.

Il convient de noter que les résines ABS sont connues pour devenir cassantes après une longue exposition au soleil. Cependant, comme mentionné ci-dessus, les plastiques ASA offrent une bien meilleure résistance aux UV et aux intempéries.

Démarrer avec ABS/ASA

Les résines ABS et ASA sont un groupe polyvalent de matériaux thermoplastiques connus pour leur haute résistance, leur rigidité et leur résistance aux chocs - des caractéristiques qui les rendent idéales pour de nombreuses applications nécessitant une durabilité. Parce que la famille ABS offre une gamme de propriétés physiques et chimiques différentes, le choix du matériau le mieux adapté à une application donnée est essentiel pour garantir le succès et l'efficacité de la pièce.

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