Il existe des milliers de plastiques sur le marché pour le prototypage rapide ou la production à petite échelle – choisir le bon plastique pour un projet particulier peut être une tâche difficile, en particulier pour les aspirants inventeurs ou les aspirants entrepreneurs. Chaque matériau représente un compromis en termes de coût, de résistance, de flexibilité et de finition de surface. Il est nécessaire de prendre en compte non seulement l’application de la pièce ou du produit, mais également l’environnement dans lequel il sera utilisé.
En général, les plastiques techniques ont des propriétés mécaniques améliorées qui offrent une plus grande durabilité et ne changent pas au cours du processus de fabrication. Certains types de plastiques peuvent également être modifiés pour améliorer leur résistance, ainsi que leur résistance aux chocs et à la chaleur. Passons en revue les différents matériaux plastiques à considérer en fonction de la fonctionnalité de la pièce ou du produit final.
L'une des résines les plus couramment utilisées pour fabriquer des pièces mécaniques est le nylon, également appelé polyamide (PA). Lorsque le polyamide est mélangé au molybdène, il présente une surface lisse pour un mouvement facile. Cependant, les engrenages en nylon sur nylon ne sont pas recommandés car, comme les plastiques, ils ont tendance à coller ensemble. Le PA présente une résistance élevée à l’usure et à l’abrasion ainsi que de bonnes propriétés mécaniques à haute température. Le nylon est un matériau idéal pour l’impression 3D avec du plastique, mais il absorbe l’eau avec le temps.
Le polyoxyméthylène (POM) est également un excellent choix pour les pièces mécaniques. Le POM est une résine acétal utilisée pour fabriquer le Delrin de DuPont, un plastique précieux utilisé dans les engrenages, les vis, les roues et bien plus encore. Le POM a une résistance, une rigidité et une dureté élevées à la flexion et à la traction. Cependant, le POM est dégradé par les alcalis, le chlore et l’eau chaude et est difficile à coller.
Si votre projet concerne une sorte de conteneur, le polypropylène (PP) est le meilleur choix. Le polypropylène est utilisé dans les contenants de stockage des aliments car il est résistant à la chaleur, imperméable aux huiles et aux solvants et ne libère pas de produits chimiques, ce qui le rend sans danger pour la consommation. Le polypropylène présente également un excellent équilibre entre rigidité et résistance aux chocs, ce qui facilite la réalisation de boucles qui peuvent être pliées à plusieurs reprises sans se casser. Il peut également être utilisé dans les tuyaux et les tuyaux.
Une autre option est le polyéthylène (PE). Le PE est le plastique le plus répandu au monde, caractérisé par une faible résistance, dureté et rigidité. Il s’agit généralement d’un plastique blanc laiteux utilisé pour fabriquer des flacons de médicaments, des contenants de lait et de détergents. Le polyéthylène est très résistant à un large éventail de produits chimiques mais possède un faible point de fusion.
Le matériau acrylonitrile butadiène styrène (ABS) est idéal pour tout projet nécessitant une résistance élevée aux chocs et une résistance élevée à la déchirure et à la fracture. L'ABS est léger et peut être renforcé de fibre de verre. Il est plus cher que le styrène, mais dure plus longtemps en raison de sa dureté et de sa résistance. Modélisation 3D en ABS moulé par fusion pour un prototypage rapide.
Compte tenu de ses propriétés, l’ABS est un bon choix pour les wearables. Chez Star Rapid, nous avons créé le boîtier de la montre intelligente pour E3design en utilisant du plastique ABS/PC pré-peint noir moulé par injection. Ce choix de matériau rend l'ensemble du dispositif relativement léger, tout en offrant un boîtier capable de résister à des chocs occasionnels, comme lorsque la montre heurte une surface dure. Le polystyrène résistant aux chocs (HIPS) est un bon choix si vous avez besoin d'un matériau polyvalent et résistant aux chocs. Ce matériau convient à la fabrication de valises et de valises à outils durables. Bien que les HIPS soient abordables, ils ne sont pas considérés comme respectueux de l’environnement.
De nombreux projets nécessitent des résines de moulage par injection ayant une élasticité telle que le caoutchouc. Le polyuréthane thermoplastique (TPU) est un bon choix car il contient de nombreuses formulations spéciales pour une élasticité élevée, des performances à basse température et une durabilité. Le TPU est également utilisé dans les outils électriques, les rouleaux, l'isolation des câbles et les articles de sport. En raison de sa résistance aux solvants, le TPU présente une résistance élevée à l’abrasion et au cisaillement et peut être utilisé dans de nombreux environnements industriels. Cependant, il est connu pour absorber l’humidité de l’atmosphère, ce qui rend son traitement difficile pendant la production. Pour le moulage par injection, il existe du caoutchouc thermoplastique (TPR), peu coûteux et facile à manipuler, par exemple pour fabriquer des poignées en caoutchouc absorbant les chocs.
Si votre pièce nécessite des lentilles ou des fenêtres transparentes, l'acrylique (PMMA) est préférable. En raison de sa rigidité et de sa résistance à l’abrasion, ce matériau est utilisé pour fabriquer des fenêtres incassables comme le plexiglas. Le PMMA se polit également bien, a une bonne résistance à la traction et est rentable pour une production en grand volume. Cependant, il n’est pas aussi résistant aux chocs ou aux produits chimiques que le polycarbonate (PC).
Si votre projet nécessite un matériau plus résistant, le PC est plus résistant que le PMMA et possède d'excellentes propriétés optiques, ce qui en fait un choix approprié pour les lentilles et les fenêtres pare-balles. Le PC peut également être plié et formé à température ambiante sans se casser. Ceci est utile pour le prototypage car sa formation ne nécessite pas d’outils de moulage coûteux. Le PC est plus cher que l'acrylique et une exposition prolongée à l'eau chaude peut libérer des produits chimiques nocifs. Il ne répond donc pas aux normes de sécurité alimentaire. En raison de sa résistance aux chocs et aux rayures, le PC est idéal pour une variété d'applications. Chez Star Rapid, nous utilisons ce matériau pour fabriquer des boîtiers pour les terminaux portables Muller Commercial Solutions. La pièce a été usinée CNC à partir d'un bloc solide de PC ; comme il devait être complètement transparent, il a été poncé à la main et poli à la vapeur.
Ceci n’est qu’un bref aperçu de certains des plastiques les plus couramment utilisés dans le secteur manufacturier. La plupart d'entre eux peuvent être modifiés avec différentes fibres de verre, stabilisants UV, lubrifiants ou autres résines pour répondre à certaines spécifications.
Gordon Stiles est le fondateur et président de Star Rapid, une entreprise de prototypage rapide, d'outillage rapide et de fabrication à faible volume. Fort de sa formation d'ingénieur, Stiles a fondé Star Rapid en 2005 et, sous sa direction, l'entreprise compte aujourd'hui 250 employés. Star Rapid emploie une équipe internationale d'ingénieurs et de techniciens qui combinent des technologies de pointe telles que l'impression 3D et l'usinage multiaxes CNC avec des techniques de fabrication traditionnelles et des normes de qualité élevées. Avant de rejoindre Star Rapid, Styles possédait et exploitait STYLES RPD, la plus grande société de prototypage rapide et d'outillage du Royaume-Uni, qui a été vendue à ARRK Europe en 2000.
Heure de publication : 19 avril 2023