Les matières plastiques peuvent être classées en trois groupes : les plastiques standard, les plastiques techniques et les plastiques avancés.
Les plastiques avancés sont connus sous le nom de PAEK (polyaryl éther éther cétone), des plastiques semi-cristallins qui résistent à des températures élevées tout en conservant leurs propriétés mécaniques.
Image 1 : pyramide de classification des plastiques. Source : Filament2print.
Dans la famille PAEK, il existe trois types : le PEEK, le PEKK et le PEI, qui présentent tous une résistance chimique et mécanique élevée et une inflammabilité à haute température. Parmi ces trois matériaux, le PEI se distingue par sa stabilité dimensionnelle, qui lui confère une résistance thermique élevée sans modifier ses propriétés mécaniques.
Le PEI est souvent utilisé dans des applications où la résistance thermique et les valeurs de pression élevées sont une exigence indispensable, comme le moulage par injection. La fabrication de moules à injection par impression 3D réduit les coûts de fabrication et accélère le processus de prototypage, ce qui permet d'obtenir des résultats plus rapidement et plus facilement. L'un des filaments qui se distingue pour cette activité est l'Ultem 1010.
Pour imprimer en 3D un filament tel que l'Ultem 1010, il est nécessaire d'utiliser une imprimante 3D industrielle qui atteint une température d'impression de plus de 400 ͒C, une température de lit chaud d'au moins 150 ͒C et une température de chambre d'au moins 80 ͒C.
Il y a quelques années, il était difficile de penser que le prototype d'une pièce pouvait être reproduit en quelques heures seulement et avec des finitions et une qualité exceptionnelles. L'intégration de l'impression 3D dans le processus de production industrielle a été lente, en raison des limitations existantes en termes de volume de production et de la rareté des matériaux techniques avec lesquels travailler. Aujourd'hui, l'impression 3D FDM est un outil indispensable dans l'industrie et est accessible à tout utilisateur qui souhaite élargir ses connaissances et ses compétences dans cette méthode de fabrication.
Dans la production de pièces imprimées en 3D FDM pour l'industrie, il est souvent nécessaire de fabriquer des pièces aux géométries complexes qui peuvent nécessiter des structures de support pour soutenir des zones présentant des surplombs ou des angles prononcés. Lors de l'impression 3D d'une pièce avec des supports, le même matériau de construction peut être utilisé. Ces supports doivent être retirés une fois le processus d'impression 3D terminé. Dans ces cas, il faut faire attention en les retirant, car cela peut endommager la pièce finale. De même, après avoir enlevé les structures de support, il faut effectuer un post-traitement pour laisser la surface de la pièce libre de l'excédent de matériau afin d'obtenir une surface aussi uniforme que possible.
Image 2 : Turbine imprimée en 3D avec et sans matériau de support. Source : Infinite material solution.
Pour faciliter le processus d'impression 3D FDM de pièces aux géométries complexes, divers matériaux de support solubles ont été développés (soit dans des substances telles que le D-Limonène, soit dans l'eau) compatibles avec différents matériaux tels que le PLA, le PETG ou l'ABS entre autres, mais non valables pour une utilisation en combinaison avec des filaments avancés tels que le PEEK, le PEKK ou le PEI Ultem en raison de leur température d'impression élevée.
Infinite material solutions est une société américaine fondée en 2018, dédiée au développement de matériaux innovants pour l'impression 3D FFF. En novembre 2020, Infinite material solutions lance AquaSys 180, un matériau de support soluble conçu pour résister à des températures élevées.
Image 3 : Processus d'impression 3D avec AquaSys 180 : Infinite material solutions.
AquaSys 180 est le premier matériau support soluble compatible avec les matériaux avancés, résistant aux températures d'impression jusqu'à 300 ͒C et aux températures de la base et de la chambre jusqu'à 180 ͒C. Grâce à la résistance thermique d'AquaSys 180, ce filament peut être utilisé comme matériau support soluble en combinaison avec des matériaux avancés tels que le PEEK, le PEKK, l'ULTEM ou le PPSU, offrant ainsi une plus grande liberté de conception et une plus grande flexibilité pour le secteur industriel.
Grâce aux recherches de fabricants tels qu'Infinite material solutions et à leur volonté de développer de nouveaux produits avancés comme l'AquaSys 180, le secteur industriel dispose de plus en plus de ressources pour la fabrication de pièces par impression 3D FDM.
