INTRODUCTION À L'IMPRESSION 3D ULTEM AVEC MINIFACTORY

L'impression 3D du matériau ULTEM est un marché en pleine expansion, car l'impression 3D permet de fabriquer des pièces plus rapidement, à moindre coût et avec plus de souplesse que les méthodes de fabrication traditionnelles. Cependant, l'impression 3D d'Ultem nécessite un matériel d'impression 3D de pointe. L'imprimante 3D miniFactory Ultra a été développée pour les polymères hautes performances tels que l’ULTEM, et chaque détail a été soigneusement pensé pour obtenir les meilleurs résultats.

Sur cette page:

  • Qu'est-ce que l’ULTEM
  • Pourquoi imprimer en 3D l’ULTEM
  • Comment imprimer l'ULTEM
  • Imprimante 3D miniFactory compatible
  • Télécharger brochures

Qu'est-ce que l'ULTEM (ou PEI)

Le PEI (polyétherimide) est un polymère amorphe haute performance, plus connu sous son nom commercial ULTEM®. Deux versions connues de ce matériau sont disponibles pour l'impression 3D : l’ULTEM AM9085F et l’ULTEM AM1010F (PEI9085 et PEI1010). Ces deux matériaux ne peuvent être imprimés en 3D qu'avec la technologie FFF en raison de leurs températures de traitement élevées.

Propriétés générales des matériaux

L’ULTEM (PEI, polyétherimide) est un polymère haute performance très rentable et polyvalent qui peut être utilisé dans une variété d'applications dans de nombreuses industries. Les matériaux peuvent résister à des températures élevées et possèdent des propriétés ignifugeantes. Les deux matériaux ont également été certifiés pour une utilisation dans des applications exigeantes, par exemple dans les industries comme l’aérospatiale, le ferroviaire et l’alimentaire.

Applications de l'ULTEM9085

ULTEM9085 est particulièrement adapté à une utilisation dans les avions, les trains, les bateaux et autres véhicules nécessitant des matériaux approuvés ou certifiés avec une protection contre le feu et une bonne résistance mécanique. Ce matériau peut, par exemple, être utilisé dans les systèmes de ventilation, les loquets, les boîtiers et les gaines de câbles. Il offre une résistance élevée en température et peut supporter une température constante de 170° C. En outre, il présente une bonne résistance aux chocs et, grâce à son excellent rapport résistance/poids, il constitue une bonne alternative aux pièces métalliques.

  • Approbation FST - La résine ULTEM9085 est approuvée par la FAA pour les applications FST (Flamme/Fumée/Toxicité) et répond aux normes FAR 25.853 et OSU 65/65. Il se caractérise par une faible inflammabilité, une faible émission de fumée et une faible toxicité. Ce test signifie que le matériau n'émet pas de gaz toxiques lorsqu'il est exposé à une flamme.
  • Norme ferroviaire EN45545 - L'ULTEM9085 est certifié pour la protection contre le feu des véhicules ferroviaires (EN45545-2), ce qui permet l'utilisation du matériau dans l'industrie ferroviaire, du premier prototype à la production de pièces de rechange à la demande, et toutes les étapes intermédiares.
  • Rapport résistance-poids - L'ULTEM9085 est idéal pour les véhicules aérospatiaux, marins et terrestres en raison de son rapport résistance/poids élevé.

Applications d'ULTEM1010

L’ULTEM1010 présente une résistance et une rigidité exceptionnelles en cas d'exposition à la chaleur à long terme. Le matériau résiste à une température constante de 210° C, présente une excellente stabilité hydrolytique et convient bien à la stérilisation répétée à la vapeur. Ce matériau est donc extrêmement polyvalent et constitue l'un des ultrapolymères les plus utilisés par nos clients. L’ULTEM1010 présente une haute résistance aux produits chimiques.

  • Résistance à la chaleur jusqu'à 220° C - Le matériau ULTEM1010 présente une excellente résistance à la température et peut être utilisé à des températures allant jusqu'à 220° C. Ce matériau est adapté à la fabrication de divers outils, couvercles et autres aides à la production qui nécessitent une résistance élevée en température. Il est également largement utilisé dans les outils de réparation et de stratification des composites à faible volume.
  • Approuvé par la FDA – L’ULTEM 1010 est parfaitement adapté aux applications dans l'industrie alimentaire et diverses industries d'outillage. Le matériau possède la certification de contact alimentaire EU 10/2011, FDA 21 CFR, ce qui permet de produire des outils de production qui entrent en contact avec les aliments.
  • Propriétés d'isolation électrique – ULTEM1010 présente des propriétés électriques stables sur une large gamme de fréquences et une rigidité diélectrique très élevée. Le matériau peut être utilisé pour produire diverses pièces d'isolation grâce à son excellente isolation électrique. Ce matériau léger, hautement isolant électriquement et ignifuge est un choix parfait et polyvalent pour les véhicules électriques.

Pourquoi imprimer en 3D l’ULTEM

Jusqu'à présent, les pièces ULTEM étaient produites par moulage par injection ou par usinage. Aujourd'hui, l'impression 3D permet d'élargir les applications des matériaux. L'impression 3D est connue pour exceller dans des domaines où les méthodes de fabrication traditionnelles sont confrontées à des difficultés en termes de coûts et de volumes de production. Avec l'impression 3D, la technologie miniFactory Ultra ne dépend plus des formes en stock, mais peut produire des pièces plus grandes, sans gaspillage de matériau, et à un coût nettement inférieur à celui d'avant.

Usinage vs moulage vs impression 3D

Le gaspillage de matière est le problème principal de l'usinage. En outre, un centre d'usinage et un logiciel indépendants sont nécessaires pour chaque pièce à fabriquer. Le moulage par injection est une bonne solution lorsqu'il s'agit de grandes séries de production. Cependant, le moulage par injection des polymères ULTEM diffère du moulage par injection de nombreux plastiques industriels dans la mesure où les moules doivent être chauffés jusqu'à 175° C. L'appareil d'impression 3D miniFactory Ultra peut produire une 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. L'impression 3D est donc une méthode de fabrication extrêmement souple et rapide, où la liberté de conception et la personnalisation de masse sont les meilleurs outils du concepteur.

Structure des coûts de la pièce ULTEM imprimée en 3D

La structure des coûts d'une pièce imprimée en 3D diffère considérablement de celle des pièces produites par des méthodes de fabrication traditionnelles. Quelle que soit la méthode utilisée pour fabriquer la pièce en ULTEM, celle-ci doit d'abord être conçue avec un logiciel de CAO. Le programme d'impression utilisé par la miniFactory Ultra utilise un fichier STL et crée un programme pour la pièce qui est transféré à une imprimante 3D. Il faut environ 30 minutes entre le moment où vous allumez l'imprimante 3D et le début de l'impression, qui dure environ 10 minutes pour l'opérateur. Dans le cas de l'impression 3D, les pièces sont produites par ajout de matière, ce qui fait que le gaspillage de matériau n'est pas un problème. Cela signifie que les coûts des matériaux résultent seulement du poids de la pièce et que ses dimensions ou sa complexité n'ont aucune incidence sur les coûts.

Après avoir investi dans une imprimante 3D miniFactory Ultra, les pièces peuvent être fabriquées en n'engageant que des frais de matériel. La consommation d'électricité, par exemple, ne devient pas un facteur de dépense important. Pour rationaliser davantage la production, un seul opérateur peut gérer plusieurs imprimantes Ultra 3D.

Comment imprimer l'Ultem

L'impression 3D d’ULTEM nécessite un dispositif technologique FFF conçu pour l'impression 3D des ultrapolymères. La miniFactory Ultra est optimisée 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 leur entretien. De plus, le logiciel de contrôle de qualité AARNI que nous avons développé assure l'uniformité des pièces et produit les documents de fabrication des pièces ULTEM imprimées en 3D.

Pourquoi une chambre chauffée est nécessaire

Les matériaux ULTEM ont une température de transition vitreuse extrêmement élevée pouvant atteindre 217° C (à titre de comparaison, l'ABS a une température de transition vitreuse de 85° C). Pour l'impression 3D de matériaux amorphes tels que 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 la seule façon de garantir que les pièces sont dimensionnellement exactes et mécaniquement solides, sans contraintes internes. L'imprimante 3D miniFactory Ultra a été mise au point 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 nettement plus froide que la Tg (température de transition vitreuse), la pièce à imprimer se refroidit de manière inégale. Cela engendre des contraintes mécaniques internes élevées, des déformations et, dans le pire des cas, conduit à la fissuration de 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, donc la température optimale dans la chambre pendant l'impression est d'environ 215° C. Si la température descend en dessous de 210 degrés, la pièce sera soumise à des tensions manifestes dues à un refroidissement inégal.

La 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 de polymères à haute performance lorsqu'on veut obtenir des pièces de qualité. Lorsque le processus d'impression est terminé, la chambre est refroidie lentement et uniformément, de sorte que la pièce se refroidit également lentement et ne subit aucune contrainte supplémentaire.

La température de la plateforme de construction n'est pas déterminante 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 et de se tordre à l'aide de divers adhésifs. Si cette méthode permet de produire des pièces de belle apparence dans certains cas (petites pièces), elle ne permet pas d'éviter les contraintes internes du matériau, qui peuvent altérer considérablement ses propriétés. La miniFactory Ultra dispose également d'une plate-forme de construction chauffée qui peut être chauffée jusqu'à 250°C. Cela améliore le préchauffage de l'appareil et permet de maintenir une température homogène dans la chambre.

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Températures extrêmes de la buse

La température optimale de la buse pour les ULTEM est de 360 à 385° C en fonction de l'équipement d'impression 3D et de la façon dont la température d'extrémité de la buse de chaque appareil est mesurée. Étant donné la large gamme de traitement des thermoplastiques, la température d'impression n'est pas aussi critique que la température de la chambre d'impression. Lorsque la vitesse d'impression augmente, la température de la buse doit également augmenter pour garantir une puissance de fusion suffisante. Les buses de la miniFactory Ultra peuvent être chauffées jusqu'à 480° C, de sorte que l'impression 3D du matériau ULTEM se fait sans effort.

Pré-séchage et entretien des matériaux

Comme la plupart des polymères, les ULTEM sont sensibles à l'absorption d'humidité, ce qui nuit à la qualité de l'impression. Il est extrêmement important que les matériaux soient étuvés conformément aux instructions. Mais le plus important, c'est que les matériaux doivent aussi rester secs pendant le processus d'impression. Avec une humidité relative supérieure à 50 %, le matériau parfaitement étuvé recueille tellement d'humidité en quelques heures que la qualité d'impression se dégrade. L'imprimante 3D miniFactory Ultra dispose d'une chambre à filament chauffée qui pré-sèche les matériaux pour une utilisation optimale et permet de maintenir l'humidité à l'écart des matériaux pendant l'impression. Cette fonction vous permet d'imprimer toujours avec la même qualité élevée en évitant tout problème lié à l'humidité.

Aucun recuit requis

Grâce au processus d'impression optimal de la miniFactory Ultra, aucun post-traitement spécial n'est nécessaire, et la pièce est prête à être utilisée immédiatement après l'impression. Cela est rendu possible par la température d'impression optimale de la chambre pendant le processus et le refroidissement lent et régulier qui s'ensuit. Dans une imprimante Ultra 3D, cela se fait automatiquement, c'est-à-dire qu'aucune intervention de l'utilisateur n'est nécessaire. Dans les processus sous-optimaux, les erreurs de processus ne peuvent pas être corrigées par le recuit ou tout autre post-traitement.

Enlèvement de matériel de support

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 hautes performances sont presque invariablement des matériaux de support dits cassables, c'est-à-dire qu'ils doivent toujours être retirés manuellement avec les outils fournis. Toutefois, il convient de prendre des précautions lors du retrait des supports et d'utiliser l'équipement de protection adéquat pour garantir la sécurité.

Certains matériaux de support hydrosolubles sont également disponibles. Ces matériaux fonctionnent bien dans la chambre d'impression en dessous de 150°C. En d'autres termes, si un matériau de support hydrosoluble est utilisé avec ULTEM, la pièce peut ne pas être imprimée à la température optimale, ce qui entraîne les faiblesses susmentionnées de la pièce elle-même.

L'imprimante 3D miniFactory Ultra dispose de deux buses. Cela permet au dispositif d'imprimer des pièces ULTEM même complexes avec un matériau de support cassable, relativement facile à retirer, tout en garantissant les propriétés mécaniques optimales de la pièce.

Les pièces imprimées en ULTEM 3D conviennent à de nombreuses applications.

Assurance qualité de vos impressions ULTEM

Les pièces imprimées en ULTEM 3D conviennent à de nombreuses applications. Lorsque les pièces sont destinées aux 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 la pièce a été imprimée, si la chambre d'impression a atteint la température optimale ou si elle était nettement inférieure à la température de transition vitreuse. La meilleure façon de s'en assurer est de demander un rapport de contrôle de la qualité de la pièce imprimée qui comprend toutes les informations sur le processus de fabrication de la pièce.

Cela renforce la confiance dans les pièces imprimées en 3D et permet aux entreprises d'utiliser le principe de « l'échantillon principal » dans la fabrication des 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 constamment la qualité des pièces ULTEM imprimées.

Imprimante 3D miniFactory compatible

  • L'imprimante 3D miniFactory Ultra est optimisée pour l'impression 3D d'ULTEM. En choisissant notre technologie pour les pièces en ULTEM, vous vous assurez également de la haute qualité des pièces que vous produisez. La technologie miniFactory a la confiance de nombreux clients dans le monde entier. Contactez-nous et laissez-nous vous proposer une solution de qualité pour l'impression 3D de vos pièces.
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ULTEM est une marque déposée de SABIC GLOBAL TECHNOLOGIES BV

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