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La modélisation par dépôt de fil fondu (FDM), ou fabrication de filaments fondus (FFF), est une méthode extrêmement populaire dans la technologie d’impression 3D.Le principe de base de la technologie consiste à chauffer et à extruder un filament de plastique pour créer un objet tridimensionnel en l’empilant couche par couche sur une plate-forme d’impression. La raison pour laquelle la technologie FDM peut être largement utilisée dans de nombreux domaines est en grande partie due à sa capacité à obtenir une bonne compatibilité avec une variété de matériaux, en particulier les thermoplastiques. Cet article vise à développer certains des aspectsMatériaux les plus couramment utilisés dans les processus de modélisation par dépôt de fil fondu.

Quels sont les matériaux utilisés dans la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) ?

La technologie d’impression FDM repose principalement sur une variété de matériaux plastiques, de l’ABS et du PLA solides au TPE flexible, qui sont largement utilisés. En plus des plastiques, les imprimantes FDM peuvent également traiter des matériaux tels que les métaux, les céramiques et les résines. Dans le domaine de la construction, le procédé basé sur la technologie FDM arrive progressivement à maturité. Le béton est imprimé à l’aide d’une extrudeuse, de sorte que l’ensemble du bâtiment peut être achevé grâce à l’impression 3D dans un délai très court, par exemple en quelques jours. De plus, les imprimantes FDM sont capables de traiter des matériaux cireux et peuvent imprimer des modèles 3D pourMoulage de précision en métal. Des recherches expérimentales de pointe ont exploré la possibilité d’imprimer davantage de matériaux, y compris des matériaux alimentaires et des tissus organiques, qui ont également été imprimés avec succès à l’aide de la technologie de modélisation par dépôt de fil fondu.

Quels sont les thermoplastiques les plus couramment utilisés dans le FDM ?

Dans la technologie de modélisation par dépôt de fil fondu (FDM), les éléments suivantsThermoplastiquessont largement utilisés en raison de leurs propriétés uniques :

PLA (acide polylactique)

Le PLA est l’un des matériaux les plus couramment utilisés dans l’impression 3D FDMet convient à la plupart des besoins d’impression. Il est dérivé de ressources végétales naturelles, telles que l’amidon de maïs ou la canne à sucre, et présente donc des avantages environnementaux non négligeables. Le PLA a une température d’impression plus basse et convient aux débutants. La surface imprimée est lisse et le post-traitement est relativement simple. De plus, en tant que matériau biodégradable, le PLA est respectueux de l’environnement. Cependant, le PLA a une faible résistance à la chaleur et peut se déformer lorsqu’il est exposé à des températures élevées pendant une longue période, ce qui le rend inadapté aux applications à haute température ou à forte charge.

ABS (acrylonitrile butadiène styrène)

L’ABS est un plastique technique largement utilisé dans l’impression FDMet a une résistance mécanique et une résistance à la chaleur élevées. Il est souvent utilisé pour fabriquer des pièces fonctionnelles et des composants complexes, et convient aux produits nécessitant une résistance et une durabilité élevées. Les matériaux ABS peuvent résister à des températures élevées, ne se déforment pas facilement, sont plus économiques que les autres matériaux d’ingénierie et conviennent à la production de masse. Cependant, l’ABS dégagera une certaine odeur pendant le processus d’impression, il doit donc être utilisé dans un environnement bien ventilé.

TPU (polyuréthane thermoplastique)

Le TPU est un matériau flexible doté d’une excellente élasticité et d’une excellente résistance à l’usure, et est souvent utilisé pour imprimer des pièces nécessitant une flexion, un étirement ou une compression. Il convient à la fabrication de pièces pliables et élastiques, telles que des semelles de chaussures, des poignées et des coques de protection. Le TPU a une forte résistance à l’usure et convient à l’impression de pièces qui doivent résister à des frottements à long terme. Il est également résistant à l’huile et aux produits chimiques et convient à l’impression de pièces exposées à des environnements huileux ou chimiques. ToutefoisLes matériaux TPU sont relativement difficiles à imprimeret les paramètres de l’imprimante doivent être ajustés pour assurer une impression fluide.

Nylon

Le nylon est un plastique d’ingénierie solide et durable largement utilisé dans les automobiles, l’aviation, la médecine et d’autres domaines. Il a une résistance élevée et une bonne résistance à l’usure, et convient à la fabrication de pièces fonctionnelles. Le nylon présente une bonne résistance à l’exposition aux produits chimiques et est également quelque peu hygroscopique, de sorte qu’une attention particulière doit être accordée à l’étanchéité pendant le stockage. L’impression sur nylon a un large éventail d’applications et est particulièrement adaptée à la fabrication de composants fonctionnels tels que les engrenages et les roulements.

PETG

Le filament PETG est un matériau doté d’une forte résistance chimique et d’une grande transparence, et est largement utilisé dansImpression 3D de piècesqui nécessitent une résistance plus élevée et une meilleure transparence. Il combine les caractéristiques de facilité d’impression du PLA avec la durabilité de l’ABS et convient à une variété de scénarios d’application. Le PETG est plus stable dans les environnements à haute température et plus facile à imprimer queL’ABS, ce qui le rend très populaire dans le domaine industriels.

Quels sont les matériaux haute performance disponibles pour le FDM ?

Dans la technologie FDM (fused deposition modeling), les matériaux haute performance sont de plus en plus utilisés. Ces matériaux ont généralement d’excellentes propriétés physiques, chimiques et mécaniques et peuvent répondre aux besoins d’applications haut de gamme. Voici quelques matériaux haute performance disponibles pour le FDM :

PEEK (polyétheréthercétone)

• Propriétés:Le PEEK est un polymère thermoplastique semi-cristallin avec une absorption d’humidité extrêmement faible, une excellente résistance à la chaleur, des propriétés mécaniques et une stabilité chimique.
• Applications:En raison de sa combinaison unique de propriétés,Le PEEK est largement utilisé dans les domaines aérospatial et médical. Dans l’industrie aérospatiale, le PEEK peut être utilisé pour fabriquer des pièces d’avion telles que des colliers, des tuyaux haute pression et des conduits électriques afin de réduire le poids et d’améliorer les performances. Dans le domaine médical, le PEEK convient à la fabrication de dispositifs médicaux et d’implants, tels que des prothèses, des implants et des instruments dentaires.

ULTEM (polyétherimide)

• Propriétés:Les matériaux ULTEM, tels que l’ULTEM 9085 et l’ULTEM 1010, offrent une résistance élevée, une ignifugation et une excellente résistance à la chaleur et aux produits chimiques. L’ULTEM 9085 est également un matériau certifié FST (Flame, Smoke and Toxicity) qui répond à des exigences de transport strictes.
• Applications:Les matériaux ULTEM sont largement utilisés dans l’aérospatiale, l’automobile et d’autres domaines qui nécessitent une résistance, une résistance à la chaleur et une résistance chimique élevées. Par exemple, la résine ULTEM 9085 est utilisée dans de nombreux produits aéronautiques et aérospatiaux.

Filament renforcé de fibre de carbone

• Caractéristiques : La fibre de carbone peut être intégrée dans les filaments sous forme de couche de fibre continue ou de brin haché, augmentant considérablement la résistance et la rigidité de la pièce tout en maintenant un faible poids.
• Applications:Les filaments renforcés de fibres de carbone sont largement utilisés dans l’aérospatiale, l’automobile, les équipements sportifs et d’autres domaines. L’utilisation de la fibre de carbone peut améliorer les propriétés mécaniques des impressions FDM, leur permettant de résister à des contraintes et des charges plus élevées.

Quels matériaux souples et spécialisés peut-on utiliser ?

Dans la technologie d’impression 3D FDM (fused deposition modeling), en plus des plastiques techniques courants tels que le PLA et l’ABS, une variété de matériaux flexibles et spéciaux peuvent également être utilisés pour répondre à différents besoins d’application. Voici quelques matériaux flexibles et spécialisés disponibles pour l’impression FDM :

Matériau flexible :

1. Le TPU

• Caractéristiques : Souple et résistant, souplesse caoutchouteuse, extensible et résistant aux chocs.
• Application : L’impression FDM de pièces en caoutchouc, telles que les joints, les semelles de chaussures, les coques de smartphone, etc., est également utilisée pour l’impression de vêtements.

Matériaux spéciaux

1. HACHES

• Caractéristiques : Excellente résistance aux chocs, solubilité élevée, utilisé comme matériau de support.
• Application : Impression de pièces avec des angles supérieurs à 45 degrés, facile à retirer la structure de support sans endommager l’objet principal.

2. Bois

• Caractéristiques : Les fibres de bois sont mélangées avec du PLA pour créer des modèles en bois.
• Application : Impression de bambou, de pin et d’autres produits en bois, l’apparence, la structure et la texture sont comme du bois naturel et biodégradables.

3. Matériau à texture métallique

• Fonctionnalités:Poudre métalliqueest mélangé avec du PLA/ABS pour créer une texture métallique.
• Application : FDM imprime des modèles d’aspect métallique, tels que des décorations, montrant du bronze, du laiton et d’autres effets.

Comment les matériaux FDM se comparent-ils aux SLA et SLS ?

Par rapport au SLA (stéréolithographie) et au SLS (frittage laser de haute précision), les matériaux FDM présentent des différences évidentes à bien des égards. Voici une comparaison détaillée des matériaux utilisés dans cette technologie d’impression 3D transparente :

Projet	FDM	SLA	SLS
Matériaux utilisés	Filaments thermoplastiques (par ex. PLA, ABS)	Résine photosensible liquide	Matériaux pulvérulents (plastiques, métaux, céramiques)
Coûts des matériaux	Baisser	Supérieur	Moyen à élevé
Précision d’impression	Relativement faible (épaisseur de couche de 0,1 mm à 0,4 mm)	Extrêmement élevé (épaisseur de couche aussi petite que 0,025 mm)	Modéré (épaisseur de couche de 0,1 mm à 0,2 mm)
Surface	Il y a des stries distinctes et un effet d’escalier	Lisse et délicat	Cela dépend de la taille des particules de poudre et du processus de frittage
Vitesse d’impression	Douleur moyenne	Rapide	Relativement lent
efficacité	Convient pour la production et le prototypage à petite et moyenne échelle	Il convient à la production de modèles de haute précision et de petite taille	Convient pour la production de personnalisation de masse
Coûts de l’équipement	Baisser	Supérieur	Moyen à élevé
Post-traitement	Des structures de support peuvent être nécessaires et les coûts de post-traitement sont plus élevés	Des produits chimiques doivent être ajoutés et peuvent produire une odeur piquante	Un post-traitement peut être nécessaire pour améliorer la qualité de surface
Domaines d’application	Éducation, prototypage rapide, fabrication	Maquettisme de haute précision (bijouterie, médical, dentaire)	Fabrication de pièces structurelles complexes à haute résistance (automobile, aérospatiale)

Résumé

La technologie de modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) est populaire pour sa compatibilité avec une large gamme de matériaux. Du PLA respectueux de l’environnement au PEEK haute performance, du TPU flexible au nylon résistant,Matériaux d’impression FDMdisposent d’un large éventail de choix pour répondre aux besoins de différents domaines et applications. Lors de la sélection de matériaux d’impression FDM, les utilisateurs doivent prendre en compte des facteurs tels que les exigences d’impression, les propriétés des matériaux, le budget et les scénarios d’application pour optimiser l’expérience d’impression 3D et obtenir les meilleurs résultats d’impression.

Démenti

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Foire aux questions

1. Quels types de matériaux sont principalement utilisés pour l’impression FDM ?

L’impression FDM utilise principalement des thermoplastiques, et ces matériaux sont introduits dans l’imprimante sous forme de filaments. Les matériaux les plus courants sont le PLA (acide polylactique), l’ABS (acrylonitrile-butadiène-styrène), le TPU (polyuréthane thermoplastique), le nylon et le PETG (polyéthylène téréphtalate-1,4-cyclohexanediméthanol). En outre, il existe des matériaux haute performance tels que le PEEK (polyétheréthercétone) et des matériaux composites tels que les matériaux renforcés de fibres de carbone qui sont également couramment utilisés dans des applications spécifiques.

2.Quelles sont les caractéristiques du matériau PLA ?

Le PLA est l’un des matériaux les plus couramment utilisés dans l’impression FDM. Il est dérivé de ressources végétales naturelles telles que l’amidon de maïs ou la canne à sucre, il présente donc des avantages environnementaux. Le PLA est facile à imprimer, a une surface lisse et n’a presque pas d’odeur lors de l’impression. Cependant, il a une faible résistance à la chaleur et peut se déformer lorsqu’il est exposé à des températures élevées pendant une longue période, ce qui le rend inadapté aux applications à haute température ou à forte charge.

3.Pour quels scénarios les matériaux ABS conviennent-ils ?

L’ABS est un plastique technique doté d’une résistance mécanique et d’une résistance à la chaleur élevées, et est souvent utilisé pour fabriquer des pièces fonctionnelles et des composants complexes. Il convient aux produits nécessitant une résistance et une durabilité élevées, tels que les pièces automobiles, les boîtiers électroniques, etc. Mais veuillez noter que l’ABS peut dégager une certaine odeur pendant le processus d’impression et nécessite un bon environnement de ventilation.

4. Quelle est la particularité du matériau TPU ?

Le TPU est un matériau flexible doté d’une excellente élasticité et d’une excellente résistance à l’usure, et est souvent utilisé pour imprimer des pièces nécessitant une flexion, un étirement ou une compression. Il est idéal pour imprimer des articles souples tels que des semelles de chaussures, des poignées et des étuis de protection. Cependant, l’impression TPU est relativement difficile et les paramètres de l’imprimante doivent être ajustés pour assurer une impression fluide.

Ressource

1. Fabrication de filaments fondus

2. Modification de surface d’objets en PLA imprimés en 3D par modélisation par dépôt de fil fondu : une revue

3. Alcool polyvinylique renforcé de nanotubes de carbone pour la modélisation par dépôt de fil fondu