Il existe des milliers de plastiques sur le marché pour le prototypage rapide ou la production à petite échelle. Choisir le plastique adapté à un projet particulier peut s'avérer complexe, surtout pour les inventeurs ou entrepreneurs en herbe. 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 aussi l'environnement dans lequel il sera utilisé.
En général, les plastiques techniques présentent des propriétés mécaniques améliorées qui leur confèrent une plus grande durabilité et ne se modifient pas pendant le 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. Examinons les différents matériaux plastiques à prendre en compte en fonction de la fonctionnalité de la pièce ou du produit final.
L'une des résines les plus couramment utilisées pour la fabrication de pièces mécaniques est le nylon, également appelé polyamide (PA). Le polyamide mélangé au molybdène présente une surface lisse facilitant les mouvements. Cependant, les engrenages en nylon sur nylon sont déconseillés car, comme les plastiques, ils ont tendance à coller entre eux. Le PA présente une grande résistance 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 dans la fabrication du Delrin de DuPont, un plastique précieux utilisé dans les engrenages, les vis, les roues, etc. Le POM présente une résistance élevée à la flexion et à la traction, une rigidité et une dureté élevées. Cependant, il est dégradé par les alcalis, le chlore et l'eau chaude, et il a du mal à adhérer.
Si votre projet concerne un contenant, le polypropylène (PP) est le meilleur choix. Utilisé dans les contenants alimentaires, il est résistant à la chaleur, imperméable aux huiles et aux solvants, et ne libère pas de produits chimiques, ce qui le rend propre à la consommation. Le polypropylène offre également un excellent équilibre entre rigidité et résistance aux chocs, ce qui facilite la réalisation de boucles pouvant être pliées à plusieurs reprises sans se rompre. Il peut également être utilisé dans les tuyaux et les flexibles.
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 la fabrication de flacons de médicaments, de lait et de détergents. Le polyéthylène est très résistant à un large éventail de produits chimiques, mais son point de fusion est bas.
L'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) est un matériau idéal pour tout projet nécessitant une résistance élevée aux chocs, à la déchirure et à la fracture. Léger, l'ABS peut être renforcé par de la fibre de verre. Plus cher que le styrène, il offre une plus grande durabilité grâce à sa dureté et sa résistance. Modélisation 3D en ABS moulé par fusion pour un prototypage rapide.
Compte tenu de ses propriétés, l'ABS est un excellent choix pour les objets connectés. Chez Star Rapid, nous avons créé le boîtier de la montre connectée pour E3design en plastique ABS/PC noir pré-peint moulé par injection. Ce choix de matériau allège considérablement l'appareil et lui confère une résistance aux chocs occasionnels, notamment lorsque la montre heurte une surface dure. Le polystyrène à fort impact (HIPS) est un bon choix si vous recherchez un matériau polyvalent et résistant aux chocs. Ce matériau est adapté à la fabrication de mallettes et de caisses à outils durables. Bien que le HIPS soit abordable, il n'est pas considéré comme écologique.
De nombreux projets nécessitent des résines de moulage par injection aussi élastiques que le caoutchouc. Le polyuréthane thermoplastique (TPU) est un bon choix grâce à ses nombreuses formulations spéciales offrant une élasticité élevée, une bonne résistance à basse température et une grande durabilité. Le TPU est également utilisé dans les outils électriques, les rouleaux, l'isolation des câbles et les articles de sport. Grâce à 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'air, ce qui le rend difficile à mettre en œuvre en production. Pour le moulage par injection, il existe le caoutchouc thermoplastique (TPR), peu coûteux et facile à manipuler, notamment pour la fabrication de poignées en caoutchouc absorbant les chocs.
Si votre pièce nécessite des lentilles ou des fenêtres transparentes, l'acrylique (PMMA) est le matériau idéal. Grâce à sa rigidité et à sa résistance à l'abrasion, ce matériau est utilisé pour fabriquer des fenêtres incassables comme le plexiglas. Le PMMA se polit bien, présente une bonne résistance à la traction et est économique pour la production en grande série. Cependant, il n'est pas aussi résistant aux chocs et 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 idéal pour les lentilles et les fenêtres pare-balles. Il peut également être plié et formé à température ambiante sans se casser. Ceci est utile pour le prototypage, car il 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, ce qui le rend non conforme aux normes de sécurité alimentaire. Grâce à sa résistance aux chocs et aux rayures, le PC est idéal pour de nombreuses applications. Chez Star Rapid, nous utilisons ce matériau pour fabriquer les boîtiers des terminaux portables Muller Commercial Solutions. La pièce a été usinée CNC à partir d'un bloc de PC massif ; pour être totalement transparente, elle a été poncée à la main et polie à la vapeur.
Ceci n'est qu'un bref aperçu de certains des plastiques les plus couramment utilisés dans l'industrie manufacturière. La plupart d'entre eux peuvent être modifiés avec différentes fibres de verre, stabilisants UV, lubrifiants ou autres résines pour atteindre certaines spécifications.
Gordon Stiles est le fondateur et président de Star Rapid, une entreprise de prototypage rapide, d'outillage rapide et de fabrication en petites séries. Fort de sa formation d'ingénieur, Stiles a fondé Star Rapid en 2005 et, sous sa direction, l'entreprise compte désormais 250 employés. Star Rapid emploie une équipe internationale d'ingénieurs et de techniciens qui allient des technologies de pointe telles que l'impression 3D et l'usinage multiaxes CNC à des techniques de fabrication traditionnelles et à des normes de qualité élevées. Avant de rejoindre Star Rapid, M. Stiles était propriétaire-exploitant de STYLES RPD, la plus grande entreprise de prototypage rapide et d'outillage du Royaume-Uni, vendue à ARRK Europe en 2000.
Date de publication : 19 avril 2023