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Comment les thermoplastiques en nylon imprimés en 3D permettent aux clients de Shapeways de réaliser leur vision.Pourquoi les thermoplastiques en nylon sont utiles à la fois pour le prototypage rapide et l'impression 3D de pièces fonctionnelles.Pourquoi des matériaux comme le nylon 12 [plastique polyvalent] conviennent à de nombreuses applications.Comment Shapeways utilise le frittage sélectif au laser (SLS) et Multi Jet Fusion pour imprimer en 3D des plastiques populaires de haute qualité.
Les plastiques en nylon continuent de régner
L'histoire des plastiques en nylon est longue et commence avec la fabrication traditionnelle. Le nylon 12 sert de modèle exemplaire d'un polyamide découvert pour être utilisé dans des processus tels que le moulage par injection, avec de nombreux avantages identiques offerts lorsqu'il est également utilisé dans l'impression 3D. Cela inclut la durabilité, la flexibilité et une polyvalence incroyable, ainsi que des caractéristiques plus spécifiques telles que la résistance à la traction élevée, la résistance à l'abrasion et la stabilité thermique.
Les polyamides comme le nylon offrent un point de fusion élevé, ainsi que la possibilité de créer des pièces flexibles avec des structures plus minces, mais des pièces plus rigides avec des pièces plus épaisses. D'autres matériaux comme les billes de verre PA 12 (PA12GB) sont renforcés pour permettre une rigidité et une résistance du produit encore plus grandes dans les pièces plates ou grandes qui peuvent être particulièrement sensibles au gauchissement.
Shapeways a eu le privilège au fil des ans de collaborer avec des clients innovants impliqués dans un travail très impressionnant. En mettant en évidence des matériaux comme le nylon 12 [plastique polyvalent], des entreprises comme BeeHero ont pu rationaliser la technologie pour les apiculteurs et les agriculteurs, en imprimant en 3D des boîtiers de capteurs pour les ruches intelligentes créées pour améliorer la pollinisation. Des entreprises comme Verner Architects ont utilisé ces matériaux pour des conceptions uniques comme un meuble-lavabo de six pieds de long destiné à résister à l'épreuve du temps. Tilt Hydrometer a également utilisé du nylon 12 [plastique polyvalent] pour le prototypage et l'impression 3D de pièces d'utilisation finale pour surveiller le processus de fermentation dans le brassage de la bière artisanale.
Technologie avancée pour les matériaux avancés
Les matériaux SLS sont produits à l'aide de machines EOS et les matériaux Multi Jet Fusion sont produits à l'aide de machines HP. Bien que les propriétés des matériaux soient similaires, elles sont chacune légèrement différentes, ce qui les rend plus adaptées à une application spécifique qu'à une autre.
Nylon imprimé en 3D avec frittage laser sélectif
L'un des processus d'impression 3D originaux, le frittage laser sélectif (SLS) a été créé dans les années 80 par le Dr Carl Deckard et le Dr Joe Beaman, associés à la fois à l'Université du Texas à Austin et à la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Et bien que l'industrie de l'impression 3D ait continué d'évoluer à un rythme rapide – et dans une industrie évaluée par milliards – la technologie SLS prévaut toujours, au sommet de la hiérarchie de la fabrication additive comme l'un des processus les plus puissants.
Shapeways s'appuie sur la technologie Selective Laser Sintering (SLS) pour imprimer en 3D les matériaux suivants :
Nylon 12 [Plastique polyvalent]Nylon 11 [PA11(SLS)]Nylon 6 chargé de minéraux (PA6 MF)
Le nylon 12 [Plastique polyvalent] est le plastique imprimé en 3D le plus largement utilisé en raison de son profil de propriétés équilibré. Ces propriétés équilibrées, notamment une résistance élevée et une bonne résistance chimique, en font un excellent matériau polyvalent adapté à une large gamme d'applications fonctionnelles. Les machines produisant le SLS PA12 ont la plus grande plate-forme de fabrication, permettant l'impression de pièces plus grandes.
Plusieurs finitions sont également disponibles :
Naturel : cette finition a une surface légèrement rugueuse et une finition mate.Traité : cette finition enlève un peu de matière pour créer une surface plus lisse.Premium : Il s'agit d'une finition lisse avec une bonne résistance aux rayures.Lisse : cette finition a une surface lisse et un léger éclat , créé à l'aide d'un processus de vapeur physico-chimique.
Couleurs : Le plastique polyvalent est naturellement blanc. Shapeways propose également du noir, du rose, du rouge, de l'orange, du jaune, du vert, du bleu et du violet. Remarque : les couleurs autres que le blanc sont teintes et s'usent au fil du temps avec la manipulation.
Le nylon 11 [PA11(SLS)] est le matériau nylon le plus flexible en raison de son allongement beaucoup plus élevé à la rupture. Il a également une résistance légèrement supérieure à celle des autres matériaux. Cette combinaison de haute résistance et de bon allongement à la rupture en fait le matériau le plus résistant aux chocs des quatre choix. Les applications populaires incluent les équipements sportifs, les orthèses et prothèses, et les charnières, où une ductilité élevée est importante. Le PA11 a également une résistance à la température plus élevée et est basé sur des ressources renouvelables, ce qui le rend plus respectueux de l'environnement.
Une finition blanche naturelle est disponible pour ce matériau.
Le nylon 6 chargé de minéraux (PA6 MF) est un matériau unique, utilisé dans des applications nécessitant une rigidité, une résistance et une stabilité thermique élevées. Le renfort rempli de minéraux offre des propriétés similaires à celles des pièces moulées par injection, mais sans le temps et les dépenses supplémentaires nécessaires à l'utilisation de cette technologie. Ce matériau convient aux applications telles que l'automobile, y compris les pièces structurelles et les prototypes fonctionnels.
Les pièces imprimées avec du Nylon 6 Mineral Filled (PA6 MF) sont disponibles dans la finition noire naturelle.
Nylon imprimé en 3D avec Multi Jet Fusion
Multi Jet Fusion appartient à la catégorie à base de poudre, mais utilise une matrice à jet d'encre pour se déplacer d'avant en arrière en déposant des agents adhésifs sur le lit de poudre, où les particules de poudre de nylon sont ensuite fondues avec de la chaleur thermique.
HP a lancé la technologie Multi Jet Fusion en 2016 en grande pompe. Avant la sortie tant attendue, il y avait eu un énorme buzz autour d'une nouvelle imprimante 3D puissante à l'horizon, et capable d'une production exponentiellement plus rapide que tout ce qui était actuellement sur le marché à l'époque. HP n'a pas du tout manqué la cible non plus, en créant une imprimante qui a poussé des processus comme le frittage sélectif au laser (SLS) et le jet de liant un peu plus loin, en supprimant les lasers et les liants et en utilisant deux types différents d'agents liquides pendant le processus d'impression pour les travaux nécessitant plus de détails et une meilleure finition de surface.
Shapeways s'appuie sur Multi Jet Fusion pour imprimer en 3D les matériaux suivants :
Le Nylon 12 [MJF Plastic PA12] a des propriétés très similaires au Nylon 12 [Versatile Plastic] produit avec SLS ; cependant, en raison d'une technologie d'impression légèrement différente, il a des propriétés isotropes plus cohérentes dans toutes les pièces. Le MJF PA12 a également un allongement à la rupture légèrement supérieur. L'élasticité accrue rend ce matériau plus résistant aux ruptures et, par conséquent, il convient à l'impression 3D de pièces avec des fils plus fins et des caractéristiques de paroi peuvent être produites.
Multi Jet Fusion est imprimé à une épaisseur de couche inférieure par rapport au SLS PA12, offrant également une meilleure résolution des petits détails. Plusieurs finitions sont disponibles :
Gris : Gris moyen avec une finition de surface mate et légèrement granuleuse. Noir : Teint en noir avec une finition de surface mate et légèrement granuleuse. Noir Lisse : Teint en noir avec une finition de surface lisse et légèrement brillante.
Les billes de verre en nylon 12 [MJF Plastic PA12GB] sont remplies de 40 % de particules de billes de verre et, par conséquent, sont un matériau beaucoup plus rigide. La rigidité plus élevée le rend bien adapté aux pièces structurelles et aux boîtiers qui resteront rigides et solides au fil du temps. Il résistera mieux dans le temps, en particulier pour les applications pouvant être exposées à la friction et à l'usure, telles que les outillages et les moules. Les finitions suivantes sont disponibles :
Gris : Fini gris naturel, sablé avec des billes d'oxyde et de l'air.Gris foncé : Sablé avec des billes d'oxyde et de l'air, fini avec une couleur gris foncé.
Avec une telle abondance de matériaux d'impression 3D disponibles aujourd'hui, la clé est de reconnaître les avantages des produits et des finitions adaptés aux exigences spécifiques d'un projet, et d'être informé sur la façon dont les différentes technologies de fabrication additive se mesurent également.
À propos de Shapeways
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