- Qu’est ce que le polyamide ?
- Les propriétés du polyamide :
- Polyamide et procédés d’impression 3D :
- Applications :
- Fabricants :
Qu’est ce que le polyamide ?
Le polyamide est un matériau plastique à partir duquel sont imprimés des objets divers et variés 3D. Imprimé à partir d’une poudre de polyamide, ce matériau est aussi appelé nylon. Ce thermoplastique est disponible aujourd’hui sous forme de poudre pour les technologies comme le SLS (Selective Laser Sintering) et MJF (Multi Jet Fusion) ou encore le dépôt de matière fondue.
Ces plastiques sont classés selon leur composition chimique, et notamment selon le nombre d’atomes de carbone qu’ils contiennent. Les plus connus sur le marché de l’impression 3D sont sans aucun doute le PA12 et le PA11, ainsi que le PA6.
C’est en 1935 que le nylon apparaît pour la première fois : développé par wallace carothers qui travaille alors chez le chimiste DUPONT, le polymère est commercialisé trois ans plus tard sous la forme d’une brosse à dents ! On retrouvera le nylon principalement dans l’industrie du textile en 1940 pour la première fois dans la production de bas pour femmes. Il est rapidement employé par la suite dans l’industrie automobile de par sa résistance et ses qualités de frottement.
Les propriétés du polyamide :
La poudre de polyamide étant un matériau solide, elle a cette incroyable particularité d’être autoportante lors de la fabrication. Cela permet d’éviter la construction de structure de support.
Le nylon est donc disponible sous forme de poudre, généralement du PA12 ou du PA11.
Le PA 12 est le plus répandu dans l’industrie : il offre des propriétés mécaniques et thermiques très élevées (grande rigidité, extrêmement solide même à des températures très basses, résistant au stress etc) ainsi qu’une résistance à différents produits chimiques. Comparé aux filaments, il absorbe peu l’humidité et est également très facile à traiter après impression (peinture, teinture, etc). Il est aussi biocompatible : il peut être utilisé pour produire des pièces en contact avec la peau ce qui en fait un matériau intéressant pour le médical, notamment dans la fabrication d’engrenages, de charnières, ou encore pour remplacer certains plastiques utilisés dans le moulage par injection.
On retrouve également le PA11 sur le marché de la fabrication additive. Il est biosourcé, issu notamment de l’huile de ricin alors que le PA12 est lui dérivé du pétrole. On peut donc dire assez facilement que le PA11 est plus respectueux de l’environnement. Il partage les caractéristiques du PA12 à quelques différences près :
Le PA11 a une meilleure stabilité thermique, une plus grande résistance à la lumière et aux UV et présentera une bonne élasticité. Les pièces imprimées en 3D avec ce polyamide auront une plus longue durée de vie ce qui en fait un matériau idéal pour produire des pièces finies ou des prototypes fonctionnels intégrant des propriétés mécaniques élevées. Il absorbe un peu plus l’humidité que le PA12.
A noter que l’on retrouve également de nouvelles poudres polyamide chargées, à base de fibres de carbone ou de kevlar mais aussi de billes de verres.
Polyamide et procédés d’impression 3D :
Comme nous l’avons dit en préambule, le polyamide est utilisé dans l’impression 3D sous différentes formes. Nous retrouvons le polyamide sous forme de poudre dans le SLS et le MJF.
En ce qui concerne le SLS, grâce au frittage de poudre, les pièces sont réalisées par empilement de couches polymère fondu sous l’action d’un laser CO2, ce qui permet la fabrication de géométries extrêmement complexes. Dans une enceinte préchauffée, une poudre à base de polyamide est déposée sur une plate-forme de fabrication.
Le procédé HP multi Jet Fusion est un grand utilisateur de polyamides, que ce soit du PA12 ou du PA11. La particularité de la technologie HP est qu’elle permet d’offrir un taux de recyclage plus important en comparaison à la technologie SLS classique, jusqu’à 70% environ de la poudre non-utilisée pendant l’impression 3D, qui est alors mélangée à de la poudre polyamide vierge, minimisant ainsi le taux de déchets. Autre point intéressant, HP propose désormais la possibilité de teindre pendant l’impression 3D la poudre polyamide avec sa gamme d’imprimantes 3D 380/580, permettant d’obtenir des pièces polychromes.
Applications :
Le polyamide (MJF) convient aux modèles complexes, prototypes, petites séries de composants, produits finaux et modèles fonctionnels. Idéal pour fabriquer des capots et boîtiers, des turbines, connecteurs, articles de sport, tableau de bord,
- Des conceptions à emboîtement-pression, prototypes fonctionnels proches des propriétés.
- Fabrication rapide pour petites et moyennes séries
- Applications médicales
- Pièces devant être usinées ou jointes par adhésif.
- Pièces plastiques complexes de production et prototypes pour test fonctionnels de forme ou d’assemblage.
- Maquettes de présentation et architecture.
Fabricants :
Le chimiste français ARKEMA est sans doute le plus gros producteur de poudre PA11 aujourd’hui, commercialisée sous le nom de Rilsan PA11 depuis les années 1950. L’allemand BASF a rejoint la course avec sa marque Ultrasint, compatible avec les machines HP Multi Jet Fusion et quelques modèles d’imprimantes SLS. Le groupe produit également du PA6. Pour le PA12? on retrouvera des chimistes connue ARKEMA et EVONIK tandis que EOS, 3Dsystem ou Farsoon proposent leur propre poudre développées en partenariat avec les chimistes.