Quels sont les matériaux les plus couramment utilisés pour l'impression 3D ?

En tant que forme de fabrication additive, l'impression 3D est un processus très polyvalent qui offre aux ingénieurs et aux concepteurs de produits un degré élevé de contrôle sur la texture, les caractéristiques et la résistance de leurs produits. En outre, ces avantages de l'impression 3D peuvent être obtenus beaucoup plus rapidement et en beaucoup moins d'étapes que de nombreuses méthodes de fabrication traditionnelles.

Lorsque l'on considère les avantages de l'impression 3D et son étonnante polyvalence, on se pose souvent la question de savoir quels types de matériaux sous-tendent ces processus additifs. En réalité, il existe de nombreux types de matériaux d'impression 3D, et chacun d'entre eux présente des forces et des faiblesses différentes. Outre les aspects fonctionnels des différents matériaux d'impression 3D, le coût est également un facteur très important pour de nombreux ingénieurs produits. Dans cet article, nous examinons de plus près certains des matériaux d'impression 3D les plus courants, y compris leurs différentes propriétés, les considérations de coût et les applications.

Parmi tous les matériaux utilisés pour l'impression 3D, le plastique est le plus courant. Le plastique est très polyvalent : il est utilisé pour tout, des appareils ménagers imprimés en 3D aux jouets. Le matériau d'impression 3D en plastique existe en plusieurs couleurs différentes et peut également être transparent. Les filaments d'impression 3D en plastique sont généralement vendus en bobines avec une texture brillante ou mate.

Le plastique est un matériau d'impression 3D souhaitable en raison de ses nombreuses propriétés avantageuses, notamment sa flexibilité, sa fermeté, sa douceur et ses nombreuses options de couleur. De plus, le plastique pour l'impression 3D est rentable par rapport aux autres matériaux. La méthode d'impression 3D la plus courante qui utilise des matériaux plastiques est la modélisation par dépôt de matière fondue (FDM). Dans l'impression 3D FDM, les filaments thermoplastiques sont fondus et façonnés une couche à la fois. Les types de plastique les plus courants utilisés dans l'impression 3D FDM sont les suivants :

• L'acide polylactique - communément appelé PLA - est un plastique écologique souvent issu de l'amidon de maïs ou de la canne à sucre, ce qui le rend biodégradable. Le PLA existe sous forme dure et souple et sa prévalence dans l'impression 3D ne cesse de croître. Comme son nom l'indique, le PLA dur est plus résistant que le PLA souple, ce qui en fait un plastique plus polyvalent pour une grande variété d'applications.
• L'acrylonitrile butadiène styrène, communément appelé ABS, se distingue par sa résistance et son prix abordable. Les filaments ABS sont fermes, mais aussi étonnamment flexibles. De plus, ce plastique est disponible dans une variété de couleurs, ce qui le rend idéal pour des applications telles que les jouets. En outre, l'ABS est de plus en plus prisé pour l'artisanat, notamment pour la bijouterie et la décoration intérieure.

Métal

Après le plastique, le métal est le matériau le plus populaire pour l'impression 3D. Grâce à un processus appelé frittage laser direct du métal (DMLS), le matériau métallique est imprimé en 3D pour une variété d'applications telles que les pièces aérospatiales, pour lesquelles il existe un besoin croissant de processus de fabrication rapide, de légèreté et de simplification générale du processus de production. En outre, l'impression 3D DMLS avec du métal est également de plus en plus populaire dans les applications de bijouterie, car les produits peuvent être fabriqués beaucoup plus rapidement et en plus grand nombre, sans le travail manuel fastidieux de la réalisation de détails complexes.

L'utilisation du métal dans l'impression 3D permet d'obtenir des pièces plus résistantes pour une grande variété d'applications et de types de métal, notamment :

• L'acier inoxydable : Utilisé pour de nombreuses applications, notamment les ustensiles de cuisine, les ustensiles et d'autres articles ménagers résistant à la corrosion.
• L'aluminium : Idéal pour les pièces métalliques fines.
• Titane : idéal pour les pièces nécessitant une plus grande résistance.
• Bronze : Utilisé pour les décorations et les installations esthétiques.
• L'or : Utilisé pour les bijoux tels que les boucles d'oreilles, les bagues, les bracelets et les colliers.

Lors de l'impression 3D DMLS, la poudre métallique est chauffée pour durcir. Ainsi, le moulage n'est pas nécessaire et, au lieu de cela, la poussière de métal est façonnée dans l'imprimante en une pièce formée. Après l'impression, les pièces DMLS peuvent être électro-polies pour améliorer la finition de la surface.

Graphène

Le graphène est l'un des matériaux d'impression 3D de plus en plus courants. Le graphène est apprécié pour sa conductivité, sa flexibilité et sa résistance. Par conséquent, ce matériau d'impression 3D est une excellente solution pour les pièces d'appareils électroniques qui doivent être flexibles, comme les écrans tactiles. En outre, le graphène est utilisé pour les matériaux de construction et les panneaux solaires. En outre, le graphène est léger sans compromettre sa résistance et sa polyvalence, ce qui le rend applicable dans un large éventail d'industries.

Matériaux composites

Parmi les autres matériaux courants pour l'impression 3D figurent les matériaux composites. Les matériaux composites pour l'impression 3D se présentent sous différentes formes, notamment les filaments et les poudres. Ces matériaux sont souhaitables pour leurs hauts degrés de résistance et de stabilité, ainsi que pour leurs rapports résistance/poids optimaux. Les fibres composites sont très légères, ce qui signifie qu'elles peuvent apporter une grande résistance à une pièce sans en augmenter la masse. Les matériaux d'impression 3D composites de qualité technique sont également utilisés comme substituts des matériaux métalliques.

Les matériaux de base courants utilisés dans les composites comprennent le PLA et l'ABS, qui sont tous deux assez rentables. À l'autre extrémité du spectre des coûts, des polymères hautes performances tels que le PEEK sont utilisés comme matériau de base pour les composites. En ce qui concerne l'impression 3D par frittage laser sélectif (SLS), le nylon est le matériau de base utilisé pour les poudres composites.

En ce qui concerne les matériaux de renforcement ajoutés aux composites, les fibres de carbone sont le plus souvent utilisées en raison de leur résistance supérieure. La fibre de carbone est un type de matériau composite utilisé dans l'impression 3D comme revêtement extérieur sur les matières plastiques. Ces revêtements extérieurs en fibre de carbone rendent le plastique plus résistant. Cette puissante combinaison de matériaux est utilisée comme une alternative plus pratique aux pièces métalliques, ce qui permet de réduire les délais de livraison. Outre les fibres de carbone, d'autres matériaux de renforcement peuvent inclure le graphène, la fibre de verre et le Kevlar.