L'impression 3D du matériau ULTEM est un marché en forte croissance, car l'impression 3D permet de fabriquer des pièces plus rapidement, à moindre coût et de manière plus flexible par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles. Cependant, l'impression 3D Ultem nécessite un matériel d'impression 3D de pointe. Les imprimantes 3D industrielles miniFactory ont été développées pour des polymères haute performance comme l'impression 3D ULTEM, et chaque détail a été soigneusement pensé pour obtenir les meilleurs résultats.
PEI (Polyétherimide) est un polymère amorphe de haute performance mieux connu sous son nom commercial ULTEM®. Il existe deux versions connues de ce matériau disponibles en tant que matériau pour impression 3D : ULTEM AM9085F et ULTEM AM1010F (PEI9085 et PEI1010). Les deux matériaux ne peuvent être imprimés en 3D qu'avec la technologie FFF en raison de leurs températures de traitement élevées.
ULTEM9085 est particulièrement adapté pour une utilisation dans les avions, trains, navires et autres véhicules nécessitant des matériaux approuvés ou certifiés avec protection contre les incendies et bonne résistance mécanique. Ce matériau peut, par exemple, être utilisé dans les systèmes de ventilation, les verrous, les boîtiers et les conduits de câbles. Il offre une grande résistance à la température et peut supporter une température constante de 170°C. De plus, il présente une bonne résistance aux chocs et, grâce à son excellent rapport résistance/poids, constitue une bonne alternative aux pièces métalliques.
ULTEM1010 présente une résistance et une rigidité exceptionnelles en cas d'exposition prolongée à la chaleur. Le matériau supporte une température constante de 210°C, possède une excellente stabilité hydrolytique et est bien adapté à la stérilisation à la vapeur répétée. Cela rend le matériau extrêmement polyvalent et l'un des ultrapolymer les plus utilisés pour nos clients. ULTEM1010 présente une grande résistance aux produits chimiques.
Jusqu'à présent, les pièces ULTEM ont été produites par injection ou usinage. Cependant, l'impression 3D permet désormais une application plus large des matériaux. L'impression 3D est connue pour exceller dans les domaines où les méthodes de fabrication traditionnelles rencontrent des défis en termes de coûts et de volumes de production. Grâce à l'impression 3D, la technologie miniFactory Ultra ne dépend plus des formes en stock, mais peut produire des pièces plus grandes, sans gaspiller de matériel, et à un coût nettement inférieur à celui d'avant.
Le défi du fraisage réside dans le gaspillage de matériau. De plus, un centre d'usinage indépendant et un logiciel sont nécessaires pour chaque pièce à fabriquer. Le moulage par injection est une bonne solution pour les grandes séries de production. Cependant, le moulage par injection des polymères ULTEM diffère du moulage par injection de nombreux plastiques industriels en ce que les moules doivent être chauffés jusqu'à 175°C. Le dispositif d'impression 3D miniFactory Ultra peut produire 1 ou 100 pièces au même coût par pièce. Chaque pièce peut également être différente, et la préparation d'un fichier CAO pour l'impression 3D ne prend pas plus de cinq minutes. Par conséquent, l'impression 3D est une méthode de fabrication extrêmement flexible et rapide, où la liberté de conception et la personnalisation de masse sont les meilleurs outils du concepteur.
La structure des coûts d'une pièce imprimée en 3D diffère considérablement de celle des pièces fabriquées par des méthodes de fabrication traditionnelles. Quelle que soit la méthode utilisée pour fabriquer la pièce ULTEM, celle-ci doit d'abord être conçue avec un logiciel CAD. Le programme d'impression utilisé par miniFactory Ultra utilise un fichier STL pour créer un programme pour la pièce, qui est ensuite transféré à une imprimante 3D. Il faut environ 30 minutes depuis le moment où l'imprimante 3D est allumée jusqu'au début de l'impression, ce qui prend environ 10 minutes pour que l'opérateur le termine. Dans l'impression 3D, les pièces sont produites en ajoutant du matériau, ce qui signifie que le gaspillage de matériau n'est pas un problème. Cela signifie que les coûts des matériaux dépendent uniquement du poids de la pièce, et ses dimensions ou sa complexité n'ont pas d'impact sur les coûts.
Après avoir investi dans une imprimante 3D miniFactory Ultra, les pièces peuvent être fabriquées en ne générant que des coûts matériels. La consommation d'électricité, par exemple, ne devient pas un poste de dépense important. Pour rationaliser davantage la production, un seul opérateur peut gérer plusieurs imprimantes 3D Ultra.
L'impression 3D des matériaux ULTEM nécessite un appareil à technologie FFF conçu pour l'impression 3D des ultrapolymeres. miniFactory Ultra est optimisé pour l'impression 3D de plastiques spéciaux, et notre technologie offre une solution technique qui permet des températures de traitement très élevées, le pré-séchage des matériaux et la maintenance des matériaux. De plus, le logiciel de contrôle qualité AARNI que nous avons développé garantit l'uniformité des pièces et produit des documents de fabrication pour les pièces ULTEM imprimées en 3D.
Les matériaux ULTEM ont une température de transition vitreuse extrêmement élevée, jusqu'à 217°C (pour comparaison, le ABS a une température de transition vitreuse de 85°C). Pour l'impression 3D de matériaux amorphes comme l'ULTEM, il est essentiel de maintenir la température de la chambre d'impression proche du point de transition vitreuse du matériau pendant l'impression. C'est le seul moyen de garantir que les pièces sont précises dimensionnellement et mécaniquement solides, sans tensions internes. L'imprimante 3D miniFactory Ultra a été développée pour les polymères haute performance comme l'ULTEM, qui nécessitent des températures de traitement élevées. Si le matériau est imprimé dans une chambre d'impression clairement plus froide que Tg (température de transition vitreuse), la pièce imprimée se refroidit de manière inégale. Cela entraîne des tensions mécaniques élevées, des déformations et, dans le pire des cas, des fissures dans la pièce. Avec l'imprimante Ultra 3D, vous pouvez imprimer des pièces ULTEM dans un processus optimisé, où la température élevée de la chambre garantit des pièces de haute qualité.
Par exemple, la température de transition vitreuse de l'ULTEM1010 est d'environ 217°C, de sorte que la température optimale dans la chambre d'impression pendant l'impression est d'environ 215°C. Si la température descend en dessous de 210°C, la pièce sera soumise à un stress évident en raison du refroidissement inégal.
La température de transition vitreuse de l'ULTEM9085 est d'environ 185°C, ce qui signifie que la température optimale dans la chambre d'impression est d'environ 180°C. Cela signifie qu'une température uniforme et suffisamment élevée dans la chambre d'impression est de loin le facteur le plus important dans l'impression 3D des polymères haute performance lorsqu'il s'agit de produire des pièces de qualité. Lorsque le processus d'impression lui-même est terminé, la chambre est refroidie lentement et uniformément, de sorte que la pièce se refroidisse également lentement et ne subisse pas de tensions supplémentaires.
La température de la plateforme de construction n'est pas critique pour le résultat du processus. Dans les appareils dont la chambre d'impression ne peut pas être chauffée à la température de transition vitreuse du matériau, la plateforme d'impression sert uniquement à maintenir la pièce sur la plateforme et à empêcher le matériau de se déformer ou de se tordre à l'aide de divers adhésifs. Bien que cette méthode puisse produire des pièces esthétiques dans certains cas (pièces petites), elle ne peut pas prévenir les tensions internes dans le matériau, ce qui peut altérer considérablement ses propriétés. Le miniFactory Ultra dispose également d'une plateforme de construction chauffée qui peut être chauffée jusqu'à 250°C. Cela améliore le préchauffage de l'appareil et aide à maintenir une température homogène dans la chambre.
La température optimale de la buse pour les matériaux ULTEM se situe entre 360 et 385°C, en fonction de l'équipement d'impression 3D et de la manière dont la température de la buse est mesurée pour chaque appareil. Étant donné la large plage de traitement des thermoplastiques, la température d'impression n'est pas aussi critique que la température de la chambre d'impression. À mesure que la vitesse d'impression augmente, la température de la buse doit également augmenter pour garantir une puissance de fusion suffisante. Les buses du miniFactory Ultra peuvent être chauffées jusqu'à 480°C, ce qui rend l'impression 3D du matériau ULTEM sans effort.
Comme la plupart des polymères, les matériaux ULTEM sont sensibles à l'absorption de l'humidité, ce qui affaiblit la qualité d'impression. Il est extrêmement important que les matériaux soient pré-séchés conformément aux instructions. Plus important encore, le matériau doit également être maintenu sec pendant le processus d'impression. Avec une humidité relative supérieure à 50 %, le matériau parfaitement pré-séché absorbe tellement d'humidité en quelques heures que la qualité d'impression se dégrade. L'imprimante 3D miniFactory Ultra dispose d'une chambre chauffée pour filament qui pré-sèche le matériau pour une utilisation optimale et maintient l'humidité à l'écart du matériau pendant l'impression. Cette fonctionnalité permet d'imprimer toujours avec la même qualité élevée en évitant tout problème lié à l'humidité.
Grâce au processus d'impression optimal du miniFactory Ultra, aucun traitement postérieur spécial n'est nécessaire, et la pièce est prête à l'emploi immédiatement après l'impression. Cela est rendu possible par la température optimale de la chambre pendant le processus et le refroidissement lent et uniforme qui suit. Dans une imprimante 3D Ultra, cela se fait automatiquement, c'est-à-dire qu'aucune intervention de l'utilisateur n'est nécessaire. Dans des processus sous-optimaux, les erreurs de processus ne peuvent pas être corrigées par un recuit ou tout autre traitement postérieur.
Si la pièce comporte des structures de support imprimées avec du matériau de support pour Ultem, elles peuvent être retirées de la pièce après refroidissement. Les matériaux de support pour les polymères haute performance sont presque toujours des matériaux de support dits cassables, c'est-à-dire qu'ils doivent toujours être retirés manuellement à l'aide des outils fournis. Cependant, il convient de faire preuve de prudence lors du retrait des matériaux de support et d'utiliser le bon équipement de protection pour garantir la sécurité. Certains matériaux de support solubles dans l'eau sont également désormais disponibles.
Ces matériaux fonctionnent bien dans une chambre d'impression à moins de 150°C. C'est-à-dire que si un matériau de support soluble dans l'eau est utilisé avec l'ULTEM, la pièce peut ne pas être imprimée à la température optimale, ce qui entraîne les faiblesses mentionnées ci-dessus dans la pièce elle-même.
Les imprimantes 3D industrielles miniFactory sont équipées de deux buses. Cela permet à l'appareil d'imprimer même des pièces complexes en ULTEM avec du matériau de support cassable, qui est relativement facile à retirer, tout en garantissant les propriétés mécaniques optimales de la pièce.
Les pièces imprimées en 3D en ULTEM sont adaptées à de nombreuses applications. Lorsque les pièces sont destinées à des applications finales, les producteurs doivent garantir un processus d'impression optimal et éviter toute erreur de fabrication. Lorsqu'une pièce imprimée en 3D est tenue en main, personne ne peut dire comment elle a été imprimée, si la chambre d'impression a atteint la température optimale ou si elle était clairement inférieure à la température de transition vitreuse. La meilleure façon de s'assurer de cela est de demander un rapport de contrôle qualité pour la pièce imprimée, qui inclut toutes les informations concernant le processus de fabrication de la pièce.
Cela augmente la confiance dans les pièces imprimées en 3D et permet aux entreprises d'adopter la réflexion sur les "échantillons maîtres" dans la fabrication de pièces de rechange. miniFactory AARNI est un outil innovant de surveillance des processus qui fonctionne avec l'imprimante 3D miniFactory Ultra. Avec AARNI, vous recevez toutes les informations visuellement pour chaque impression tout en garantissant de manière cohérente la qualité des pièces ULTEM imprimées.
ULTEM est une marque déposée de SABIC GLOBAL TECHNOLOGIES BV
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