Essentium HTN-Z nylon haute température ESD

Essentium est une société américaine qui possède des filiales en Asie et en Europe. Elle est spécialisée dans les imprimantes 3D industrielles et les filaments techniques. Leurs solutions matérielles innovantes aident de nombreuses entreprises à entrer dans l'industrie 4.0, non seulement en réalisant des prototypes mais aussi en fabriquant à grande échelle en interne, avec qualité et de manière rapide et abordable. Le catalogue Essentium contient de nombreux filaments techniques de pointe, principalement des polymères et des mélanges conçus pour une résistance exceptionnelle, une flexibilité et des performances mécaniques élevées dans des environnements industriels difficiles. Les filaments Essentium sont utilisés à des fins avancées dans de nombreuses disciplines, par exemple dans l'aérospatiale et la défense, l'automobile, le biomédical, la fabrication à façon, les biens de consommation et la fabrication électronique.

Filaments techniques pour usages spécifiques

Le filament HTN Z (High Temperature Nylon) d'Essentium fait partie du vaste portefeuille de matériaux du fabricant et appartient à la famille du nylon (PA) haute température ainsi qu'à la catégorie des matériaux ESD Safe, la marque Z. Ce filament est composé de > 90 % de copolymère polyamide et de MWCNT - Multi-walled carbon nanotube.

Vidéo 1 : Une démonstration des caractéristiques de sécurité ESD du HTN Z. Source : Essentium.

Le nylon (copolymère de polyamide), est un polymère synthétique semi-cristallin créé par le processus de liaison de monomères alternant diamine et acide dicarboxylique. La première application commerciale du nylon a été la fabrication de poils de brosse à dents et de bas pour femmes dans les années 1930. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le nylon a été utilisé pour fabriquer des parachutes, des cordes, des gilets pare-balles et des doublures de casques pour l'armée américaine. Aujourd'hui, les polymères de nylon ont encore plus d'applications commerciales, par exemple dans l'industrie des tissus et des fibres, le moulage dans l'industrie automobile, ou la fabrication de produits électroniques et d'emballages alimentaires. Le nylon est couramment utilisé dans l'impression 3D (sous forme de poudre dans les procédés SLS et MJF, ou de granulés et de filaments dans le procédé FDM) en raison de ses qualités de durabilité, de flexibilité, de résistance à l'abrasion, à la friction, à la corrosion et aux produits chimiques. Le nylon est un thermoplastique extrêmement polyvalent et il est souvent utilisé comme base pour des mélanges de filaments spécialisés aux propriétés techniques variées.

Un filament haute température

Les propriétés thermiques et mécaniques de HTN Z ont été considérablement améliorées par rapport aux filaments de nylon standard afin de garantir de hautes performances et une tolérance aux températures élevées. Le HTN Z a une température de déflexion thermique plus élevée que les nylons ordinaires, il est plus dur et plus solide, plus résistant à l'usure. Sa résistance aux produits chimiques et aux solvants a également été améliorée.

De plus, l'Essentium HTN Z se caractérise par une absorption lente de l'humidité, ce qui facilite l'impression et réduit le risque de warping. Le fabricant le décrit comme un substitut de l'acétal, qui est également un plastique technique très solide et résistant à la chaleur.

Matériau sécurisé ESD

L'ESD (décharge électrostatique) est un phénomène que l'on rencontre souvent dans la vie de tous les jours lorsque de l'électricité statique est libérée au contact d'un objet mis à la terre, par exemple une poignée de porte ou même une autre personne. Les décharges électrostatiques de ce type sont inoffensives, à moins qu'elles ne se produisent dans les ateliers de fabrication des industries qui manipulent des composants électroniques. Le filament Essentium HTN Z est la solution à ce problème. Il est destiné à la production électronique à usage moyen. Il agit comme un dissipateur de l'ESD et laisse la décharge nocive "s'évacuer" en toute sécurité sur la surface d'une pièce imprimée en 3D avec le filament HTN Z. Les matériaux sûrs ESD sont également extrêmement utiles dans les environnements à atmosphère potentiellement explosive (usines pétrochimiques, mines de charbon, moulins à farine, zones avec des imprimantes 3D à base de poudre).

Image 1 : Un rack de circuits, un plateau d'assemblage et un boîtier de composants (de gauche à droite) imprimés avec l'Essentium HTN Z. Source : Essentium.

Normalement, pour rendre un filament sûr du point de vue ESD, des revêtements antistatiques ou des charges conductrices sont ajoutés au matériau. Les charges les plus courantes sont le noir de carbone et le graphite. Ils peuvent toutefois avoir un impact négatif sur les performances du filament ou de la pièce imprimée en 3D, en la rendant cassante, en lui faisant laisser une marque noire comme un crayon, ou même en provoquant une défaillance latente dans l'électronique. La ligne de filaments Z est la façon dont Essentium a surmonté ces inhibitions produites par les filaments ESD standard contenant des charges. Au lieu de cela, des nanomatériaux conducteurs sont utilisés à la surface du filament, de sorte que les performances mécaniques des pièces imprimées avec HTN Z ne sont pas compromises. Comme le pourcentage de carbone dans ce filament (environ 0,01 %) est très faible par rapport aux autres filaments ESD, qui doivent normalement contenir 20 à 30 % de fibres de carbone pour avoir une résistivité de surface suffisante, le coût global de HTN Z est bien inférieur à celui des filaments ESD standard.

Grâce à ces propriétés, l'Essentium HTN Z peut être utilisé pour l'impression 3D de gabarits et de montages pour la fabrication de dispositifs électroniques (supports de cartes de circuits imprimés, plateaux d'assemblage, boîtiers de composants). L'avantage supplémentaire est que, étant un nylon haute température, le HTN Z peut être utilisé en toute sécurité dans des environnements à haute température, par exemple pour le soudage à la vague ou dans des fours à refusion, et il ne fondra pas ou ne se dégradera pas facilement. Le HTN Z peut également être utilisé pour imprimer en 3D des composants qui manipulent des poudres et des granulés (ils ont tendance à s'accrocher aux objets chargés) ou pour fabriquer des équipements industriels destinés aux espaces à atmosphère combustible ou explosive.