Guide des imprimantes 3D et des filaments ULTEM

Guide des imprimantes 3D et des filaments ULTEM

L’expansion continue de l’impression 3D dans les secteurs industriels est due non seulement à des imprimantes 3D plus grandes et plus rapides, mais aussi à des matériaux plus résistants. L’un de ces matériaux est le PEEK. Le PEEK est incroyablement solide et résistant aux températures élevées et a un cousin appelé ULTEM ou polyétherimide (PEI). ULTEM partage bon nombre des mêmes caractéristiques favorables. En raison de ses propriétés adhésives et de sa stabilité chimique, les amateurs d’impression 3D peuvent mieux reconnaître ULTEM par son nom chimique de polyétherimide, ou PEI, car c’est ainsi qu’il est nommé en tant que matériau de lit utilisé sur certaines imprimantes FFF/FDM.

Présentation de l’ULTEM

ULTEM a été développé dans les années 1980 par Joseph Wirth de la division Plastics de General Electric, qui a été racheté en 2007 par SABIC. Comparé au PEEK, l’ULTEM a une résistance aux chocs et une température d’utilisation inférieures, mais il est également nettement moins cher. Et ce n’est pas parce qu’il n’est pas aussi fort que PEEK qu’il est en reste. La résistance à la traction d’ULTEM est de 15 200 psi et il a un module de flexion de 480 000 psi. Il a une très haute résistance à la chaleur, conservant la plupart de ses propriétés physiques à des températures pouvant atteindre 170°C. De plus, il a une rigidité diélectrique élevée et peut subir des milliers de cycles dans un autoclave de stérilisation à la vapeur sans dégradation. Son rapport résistance/poids est également assez similaire à celui de l’aluminium et il peut être usiné avec des outils de travail des métaux conventionnels.

Ces propriétés mécaniques et thermiques sont idéales pour un certain nombre d’applications exigeantes, de l’aérospatiale au médical en passant par l’électricité. En effet, ULTEM détient plusieurs certifications aérospatiales et est conforme à la FDA. Dans les avions et les fusées, l’ULTEM est utilisé dans les systèmes de ventilation, les loquets et charnières et les goulottes de câbles. Les professionnels de la santé et les chercheurs utilisent souvent des instruments fabriqués à partir de ce matériau, et les fabricants de composants électriques utilisent l’ULTEM dans les connecteurs, les pièces d’isolation et les douilles de test de puce.

Types de matériaux ULTEM / PEI

En raison de sa température de transition vitreuse très élevée de 217°C (à titre de comparaison, le PLA a une température de transition vitreuse de 60°C), travailler avec le matériau nécessite un matériel plus spécialisé que ce que l’on trouve dans la plupart des imprimantes 3D. L’extrudeuse doit atteindre au moins 350°C et le lit doit atteindre 150°C ; une chambre de construction fermée et chauffée est également nécessaire pour maintenir la précision dimensionnelle.

Il existe deux types de matériaux ULTEM, l’ULTEM 1010 (matériau en résine) et l’ULTEM 9085 (matériau filamentaire). Les deux types de matériaux sont livrés avec des applications différentes et des paramètres d’impression différents. SABIC a récemment introduit une nouvelle série de nouveaux matériaux PEI haute performance basés sur l’ULTEM 1010.

ULTEM 1010

Propriétés

  • Haute résistance à la traction. Ce matériau a la résistance à la traction la plus élevée de tous les filaments FDM. Il en résulte des pièces solides et durables.
  • Haute stabilité thermique. Grâce à son excellente stabilité thermique et sa résistance à la chaleur, ce matériau peut également résister à l’autoclavage (stérilisation à la vapeur pour les pièces médicales).
  • Certification contact alimentaire NSF 51, le seul matériau FDM à avoir cette certification.
  • Biocompatible (certifications ISO 10993/USP Classe VI).

Applications

En raison de ses certifications de contact alimentaire et de bio-compatibilité, ULTEM 1010 est une option très appropriée pour les applications dans l’industrie alimentaire et l’industrie médicale. Vous pouvez penser aux outils de production qui entrent en contact avec les aliments et les dispositifs médicaux comme les guides chirurgicaux, les montages et les appareils personnalisés.

Les autres industries où ULTEM 1010 est utilisé sont l’aérospatiale et l’automobile. En raison de sa résistance élevée et de sa stabilité thermique, ce matériau peut être utilisé dans des composants semi-structuraux et des applications aérospatiales hors cabine.

Paramètres d’imprimante recommandés

  • Température de l’extrudeuse (extrudeuse entièrement en métal nécessaire) : 370 – 390 °C
  • Température du lit d’impression : 120 – 160 °C
  • Adhésion au lit d’impression : panneau perforé, ruban Kapton ou FR4 légèrement poncé
  • Boîtier chauffé : OUI, cela est nécessaire, l’impression d’ULTEM fonctionne mieux dans un environnement de construction à chaud
  • Vitesse d’impression : 20-30 mm/s

ULTEM 9085

Propriétés

  • Rapport résistance/poids très élevé. L’ULTEM 9085 offre une résistance aux chocs comparable à celle des pièces métalliques comme l’aluminium, mais peut être beaucoup plus léger.
  • Haute résistance thermique. L’ULTEM 9085 a une température de déflexion thermique de 167°C.
  • Ignifuge par nature. Conforme FST et certifié pour les composants d’avions.
  • Résistance chimique. Résistant à une large gamme de produits chimiques (par exemple alcools, fluides automobiles et solutions aqueuses).

Applications

Les propriétés de l’ULTEM 9085 en font un produit idéal pour les applications aérospatiales et automobiles, fournissant des pièces hautes performances et une alternative légère au métal. La propriété la plus importante de l’ULTEM 9085 doit être son rapport résistance/poids élevé. Parce que c’est extraordinairement élevé pour un matériau à base de plastique, ses applications peuvent être trouvées dans les industries aérospatiale et automobile. Les applications d’ULTEM 9085 se trouvent dans des endroits où le poids d’un objet a un effet significatif sur le coût de fonctionnement, mais la résistance de l’objet est de la plus haute importance. Des exemples de ceci peuvent être trouvés dans les avions où le poids de l’avion est directement corrélé à la quantité de carburant consommée.

Outre ces applications industrielles, ULTEM 9085 peut également être utilisé pour imprimer en 3D des composants intérieurs, des conduits ou des boîtiers électriques.

Paramètres d’imprimante recommandés

  • Température de l’extrudeuse (extrudeuse entièrement en métal nécessaire) : 350 – 390 °C
  • Température du lit d’impression : 130 – 160 °C
  • Adhésion au lit d’impression : panneau perforé, ruban Kapton ou FR4 légèrement poncé
  • Boîtier chauffé : OUI, cela est nécessaire, l’impression d’ULTEM fonctionne mieux dans un environnement de construction à chaud
  • Vitesse d’impression : 20-30 mm/s

Imprimantes 3D ULTEM

Pendant un certain temps, seul Stratasys fabriquait des imprimantes 3D capables de gérer ULTEM, mais de plus en plus de fabricants produisent maintenant des imprimantes 3D de qualité industrielle. L’une de ces sociétés est Tractus3D. Leur machine T850P est livrée avec toutes les fonctionnalités qu’un ingénieur peut attendre d’une imprimante 3D industrielle : extrusion à haute température, chambre d’impression fermée et composants de haute qualité. Voici les spécifications techniques :

Tractus3D T850P

  • – Capable d’imprimer PEEK et Ultem
  • – Rapide : volume d’extrusion jusqu’à 40 mm3/s
  • – L’extrudeuse à haute température monte jusqu’à 450 °C (842 °F)
  • – Licence du logiciel Simplify3D complémentaire
  • – Accord de niveau de service disponible
  • – Chambre d’impression chauffée (80 °C (176 °F)

Caractéristiques ”

Imprimante peek T850P avec support