Obsidian PA6+CF (Alternativa ONYX Markforged)

3DXtech est un fabricant de filaments techniques des États-Unis, en activité depuis 2014. Ils concentrent leurs efforts pour proposer des filaments polymères innovants et des mélanges personnalisés qui répondent à des besoins fonctionnels très avancés apparaissant sur le marché de la fabrication additive. 3DXtech dispose d'une large gamme de matériaux, notamment des matériaux techniques et avancés et des filaments de support. Selon leurs propres termes, les produits de 3DXtech visent "les applications finales difficiles où la fonctionnalité est reine." Leur spécialité sont les filaments enrichis en fibres de carbone, comme le filament Obsidian PA CF.

Le filament Obsidian PA6 CF de 3DXtech a été développé pour remplacer le filament Onyx de Markforged (>30 % d'économie), compatible avec toutes les imprimantes 3D Markforged et toute imprimante pouvant imprimer des filaments PA6 CF. L'Obsidian PA CF est composé de >80 % de copolymère PA6 et de <20 % de fibre de carbone haut module de qualité supérieure.

Image 1 : Pièce imprimée avec l'Obsidian PA CF. Source : 3DXtech.

Le nylon (PA) est un polymère synthétique du groupe des polyamides. C'est un matériau abordable et très polyvalent largement utilisé dans l'impression 3D grâce à sa durabilité, sa flexibilité, sa thermoplasticité et sa résistance à l'abrasion, aux chocs, à la friction, à la corrosion et aux produits chimiques. Ses premières utilisations concernaient principalement l'industrie des biens de consommation (brosses à dents, bas pour femmes), mais le nylon a rapidement trouvé d'autres utilisations plus avancées, par exemple pour fabriquer des parachutes, des cordes, des gilets pare-balles et des doublures de casques pour l'armée américaine.

Aujourd'hui, le nylon a des utilisations aussi diverses que les lignes de pêche, les cordes de guitare, les fermetures éclair, les produits de l'industrie alimentaire, les produits chirurgicaux, les vis, les machines industrielles, l'industrie automobile et aérospatiale, et le sport.

Dans l'impression 3D, on le trouve sous forme de poudre (SLS et MJF), de granulés et de filament (FDM). Les principaux types de nylon utilisés dans l'impression 3D sont la variété PA12 (automobile, machines, industrie) et la variété PA6. Le PA6, également connu sous le nom de polycaprolactame, est le polyamide le plus utilisé grâce à son excellent rapport performance/coût. Il se distingue par sa ténacité, sa résistance à la chaleur à court et à long terme, sa résistance aux hydrocarbures aliphatiques (huile/gaz/lubrifiants), sa grande qualité de surface et de traitement et sa limite d'élasticité.

L'ajout de fibres de carbone

Les filaments destinés à des applications techniques sont souvent renforcés par des fibres de carbone ou de verre afin de mieux les équiper pour la tâche qu'ils sont censés accomplir. L'ajout de fibres de carbone (FC) rend le filament plus rigide et plus stable sur le plan dimensionnel, ce qui se traduit par une réduction du risque de warping. Les pièces imprimées avec des filaments enrichis en CF remplacent avantageusement les pièces métalliques en raison de leur poids réduit. Grâce à ces propriétés, le plastique renforcé de fibres de carbone est idéal pour l'industrie automobile (résistance à la traction et module élevés, tolérance aux températures élevées et faible dilatation thermique) et l'industrie aérospatiale (poids réduit jusqu'à 50 % et fonctionnalité préservée).

Image 2: Comparaison de la taille d'une fibre de carbone et d'un cheveu humain. Source: 3DXtech.

Obsidian PA6 CF de 3DXtech

Ce filament PA6 CF est renforcé par des fibres de carbone de 5-10 μm de large, alignées suivant l'axe du filament, ce qui confère au matériau de grandes propriétés structurelles, mécaniques et thermiques, faisant ressortir le meilleur du nylon et des fibres de carbone. Le Obsidian PA6 CF se caractérise par un faible gauchissement, un faible retrait, un faible CTE (coefficient de dilatation thermique) et une grande fluidité du matériau, ce qui en fait un filament facile à imprimer en 3D.

Ce matériau est idéal à la fois pour le prototypage et pour la production de pièces d'utilisation finale. Il est également possible de produire des pièces complexes avec une imprimante 3D équipée d'une double extrudeuse, en utilisant Obsidian PA6 CF comme matériau de construction dans une extrudeuse et un filament de soutien dans l'autre. Le filament de support recommandé pour ce matériau est le filament de support AquaTek X1 UMS soluble dans l'eau.

L'Obsidian PA6 CF est idéal pour l'impression 3D d'éléments qui doivent être rigides mais aussi légers, ce qui en fait un matériau de choix pour l'aérospatiale, le génie civil, l'armée et les sports automobiles.