Les 10 matériaux les plus résistants pour l’impression 3D

L’impression 3D est un procédé de fabrication industrielle hautement versatile, capable de produire aussi bien des prototypes que des pièces fonctionnelles d’une bonne fiabilité. Certaines applications, toutefois, exigent des pièces à la fois durables et résistantes, deux qualités qui reposent, en grande partie, sur le modèle de conception original ainsi que sur les matériaux d’impression 3D. Jetons donc un œil sur les matériaux les plus résistants pour l’impression 3D, en fonction des technologies mises à disposition par Xometry.

Les indicateurs définissant la résistance des matériaux d’impression 3D

On considère un matériau comme résistant lorsque les pièces fabriquées à partir de ce même matériau présentent une forte résistance à la traction, à la compression ou aux contraintes de cisaillement, ce qui les rend capable d’endurer des stress mécaniques importants et de ne pas se déformer lorsque soumises à de fortes charges. Cette résistance peut s’étendre à d’autres facteurs, comme les impacts, les attaques chimiques ou des conditions climatiques extrêmes. À noter que la résistance des pièces imprimées en 3D peut également dépendre de la façon dont la pièce a été conçue, des traitements qu’elle a pu subir en post-usinage, voire des paramètres d’impression.

Matériaux d’impression 3D les plus résistants disponibles chez Xometry

La compatibilité avec tel plastique ou tel métal peut varier d’une technologie d’impression à une autre. Les sections suivantes permettent de détailler, pour un procédé d’impression 3D donné, quels matériaux dotés d’une forte résistance sont compatibles.

CE 221 (ester de cyanate)

Ce matériau est connu à la fois pour sa rigidité et pour sa résistance aux fortes températures, cette dernière faisant que le CE 221 peut être utilisé sans problèmes dans des applications à fortes contraintes thermiques. La résine présente une stabilité thermique de longue durée, avec une température de transition vitreuse d’environ 225°C.

Ce matériau est capable de supporter les hautes pressions, tout en exhibant un grain de surface d’une grande finesse.

• Technologie(s) d’impression 3D : DLS de Carbon
• Application(s) : produits industriels, composants d’assemblages électroniques, collecteurs de fluides

Nylon PA 12 renforcé au carbone

Cette résine de nylon PA 12 a été mélangée avec de la fibre de carbone émincée (à hauteur de 35% de son poids total), ce qui lui confère d’excellentes propriétés structurelles, et permet une plus grande marge de manoeuvre au stade de la conception (en particulier pour le prototypage).

Très résistant et doté d’une bonne rigidité, ce matériau est capable de remplacer le métal dans certaines applications (gabarits, dispositifs de maintien, guides de perçage et inserts pour emmanchement en force). Il est largement utilisé dans les industries de loisir et la fabrication automobile. Le nylon PA 12 CF est aussi reconnu comme étant le matériau avec le plus haut rapport résistance sur masse disponible.

• Technologie(s) d’impression 3D : FDM
• Application(s) : outillage, prototypage

EPX 82

Il s’agit d’un photopolymère à base d’époxy présentant un bon compromis en termes de dureté, de rigidité et de solidité. Avec une résistance à la traction élevée (de l’ordre de 82 MPa) et une bonne résistance aux températures extrêmes, sa stabilité thermique et aux UV le rendent approprié à de nombreuses applications. La résine EPX 82 permet d’obtenir des impressions précises.

Son endurance à la chaleur et aux impacts permet une utilisation de longue durée dans des applications avec des écarts de température importants.

• Technologie(s) d’impression 3D : DLS de Carbon
• Application(s) : gabarits, luminaires, supports, connecteurs

Polycarbonate (PC)

Le polycarbonate est un matériau dur et amorphe, avec une forte résistance à la traction, de bonnes propriétés électriques et une grande stabilité. Il a, de plus, la capacité de permettre une transmission de la lumière en interne, d’une façon similaire à celle du verre. Sa plage d’utilisation en température est très étendue, avec une température de fléchissement sous charge de 140°C.

Il est très utilisé pour la fabrication de casques de sécurité, de lentilles de phares pour les voitures, ainsi que de verre pare-balles. Il peut être combiné à un matériau retardateur de flamme sans altérations significatives de ses propriétés.

• Technologie(s) d’impression 3D : FDM
• Application(s) : équipements médicaux, produits industriels, composants électroniques

Acier inoxydable 17.4 / 1.4542

C’est un acier additionné de cuivre et d’un alliage de chrome et de nickel. Il présente une forte résistance et une excellente dureté, avec une résistance à la traction de 1070 N/mm². L’acier inoxydable possède également une bonne endurance à la corrosion. En raison de sa grande résistance, il est abondamment employé dans l’industrie aérospatiale ou les secteurs de hautes technologies (dans lesquels il entre dans la composition d’engrenages, de pales pour les turbines, d’arbres mécaniques et de matrices pour les moulages). 

Ce matériau peut subir divers traitements thermiques pour atteindre différents degrés de solidité ou de dureté. Pour l’acier inoxydable, le procédé d’impression 3D le plus utilisé est l’impression DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Cependant, d’autres méthodes, comme le « binder jetting » (procédé par jet de liant) ou SLM (Selective Laser Melting), peuvent être employées.

• Technologie(s) d’impression 3D : DMLS, binder jetting, SLM
• Application(s) : aérospatiale, industries de hautes technologies

ULTEM 1010

Comparé aux autres thermoplastiques utilisés en FDM, ce matériau présente la plus forte endurance à la chaleur, couplée à la plus grande résistance à la traction et aux attaques chimiques. L’ULTEM 1010 est disponible en différentes qualités : transparent, opaque ou armé de verre. Il possède un vaste champ d’applications, notamment dans l’outillage sur mesure pour la fabrication de pièces métalliques ou en plastique, les instruments médicaux et les moules résistants à la température.

C’est un thermoplastique polyétherimide hautement performant, souvent cité comme le matériau le plus résistant disponible pour l’impression FDM. Son coefficient de dilatation thermique est un des plus bas, il est certifié biocompatible et sans danger pour les aliments, ce qui en fait un matériau de choix pour les applications dans l’industrie agro-alimentaire.

• Technologie(s) d’impression 3D : FDM
• Application(s) : outillage, industrie agro-alimentaire

PEEK

Il s’agit d’un matériau doté d’une excellente endurance aux attaques chimiques les plus coriaces, en plus d’avoir une forte résistance mécanique et une bonne stabilité dimensionnelle. Il est, de plus, capable de conserver sa rigidité même à haute température, et peut supporter un usage prolongé jusqu’à 170°C.

Aussi connu sous le nom de polyétheréthercétone, le PEEK résiste extrêmement bien aux contraintes de fatigue mécanique et aux fêlures. Il est utilisé en aérospatiale, dans les industries gazières et pétrolières et pour la fabrication de semi-conducteurs.

• Technologie(s) d’impression 3D : FDM
• Application(s) : roulements, joints, valves, tuyaux

ULTEM 9085

Avec un très bon rapport résistance sur masse, ce matériau bénéficie d’une forte endurance aux impacts et d’une bonne résistance à la chaleur, avec des capacités très marquées comme retardateur de flamme. On l’utilise dans la fabrication de prototypes ou d’outillage pour les industries automobiles et aérospatiales. Il est similaire au nylon 6.68 (9800).

Sa résistance mécanique de premier plan n’empêche pas l’ULTEM 9085 de rester léger. Il est, de fait, un matériau tout à fait adapté à la réalisation de pièces fonctionnelles, utilisables directement en application finale.

• Technologie(s) d’impression 3D : FDM
• Application(s) : gabarits, dispositifs de maintien, moules composites

Aluminum AlSi10Mg / EN 1706: 1998

Ce matériau présente une excellente résistance, même à haute température (c-à-d environ 200°C), en plus d’une bonne endurance à la corrosion. L’Aluminium AlSiMG peut être facilement poli et est aisé à travailler, tout en résistant bien à la fissuration thermique. Il bénéficie aussi d’une bonne endurance aux contraintes de fatigue mécanique (110 N/mm²) et d’une résistance à la traction de 290 MPa à température ambiante. 

Relativement facile à souder, il est largement utilisé dans la fabrication de pièces détachées pour les véhicules, les machines ou les aéronefs.

• Technologie(s) d’impression 3D : DMLS
• Application(s) : aérospatiale, industrie automobile

Acier inoxydable 316L / 1.4404

C’est un acier inoxydable à basse teneur en carbone, additionné d’un alliage de chrome, de nickel et de molybdène. Bénéficiant d’une excellente résistance à la corrosion, tout en étant remarquablement stable face aux attaques à base d’acides non oxydants ou de solvants chlorés, l’acier inoxydable 316L possède également une forte résistance à la traction d’environ 500 N/mm². 

Il est habituellement utilisé dans l’industrie agro-alimentaire (transformation des aliments), les équipements de laboratoire, les échangeurs thermiques, les boulons et les écrous. Comparé aux autres métaux, il fait partie de ceux ayant le grain de surface le plus lisse.

• Technologie(s) d’impression 3D : DMLS
• Application(s) : équipements pharmaceutiques, ustensiles divers pour la nourriture et la boisson

Comparatif des coûts pour les matériaux d’impression 3D les plus résistants

Le tableau suivant présente un comparatif des coûts de trois résines disponibles sur la plateforme de devis instantané de Xometry :

Faites un essai sur la plateforme de devis instantané de Xometry et faites fabriquer vos pièces avec les matériaux d’impression 3D les plus résistants.

Conclusion

Les matériaux les plus résistants pour l’impression 3D se divisent en deux catégories principales : les plastiques (compatibles avec les procédés FDM, SLS, SLA, DLS de Carbon et MJF) et les métaux (réservés au procédé DMLS). Pour tous ces matériaux et ces technologies, Xometry Europe offre des services d’impression 3D en ligne rapides, fiables et hautement précis.

Grâce à notre plateforme de devis instantané et notre réseau de plus de 2000 ateliers partenaires, nous nous assurons que l’entièreté de votre processus, depuis la fabrication de vos pièces jusqu’à leur livraison sur le pas de votre porte, se déroule sans accrocs.

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