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, notamment pour les inventeurs et les entrepreneurs en herbe. Chaque matériau représente un compromis en termes de coût, de résistance, de flexibilité et de finition de surface. Il est essentiel de prendre en compte non seulement l’application de la pièce ou du produit, mais aussi son environnement d’utilisation.
De manière générale, les plastiques techniques possèdent des propriétés mécaniques améliorées qui leur confèrent une plus grande durabilité et restent inchangées lors de leur fabrication. Certains 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 considérer 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 connu sous le nom de polyamide (PA). Mélangé à du molybdène, le polyamide présente une surface lisse facilitant le mouvement. Cependant, les engrenages en nylon sur nylon sont déconseillés car, comme les plastiques, ils ont tendance à s'agglomérer. Le PA offre une résistance élevée 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 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 pour fabriquer le Delrin de DuPont, un plastique précieux employé dans les engrenages, les vis, les roues, etc. Le POM présente une résistance élevée à la flexion et à la traction, ainsi qu'une grande rigidité et une dureté importante. Cependant, il est sensible aux alcalis, au chlore et à l'eau chaude, et son collage est difficile.
Si votre projet concerne un contenant, le polypropylène (PP) est le matériau idéal. Utilisé pour la fabrication de contenants alimentaires, il est résistant à la chaleur, imperméable aux huiles et aux solvants, et ne libère aucune substance chimique, ce qui le rend parfaitement sûr pour la consommation. Le polypropylène offre également un excellent compromis entre rigidité et résistance aux chocs, permettant de réaliser facilement des boucles qui peuvent être pliées à plusieurs reprises sans se rompre. Il peut aussi être utilisé pour la fabrication de tuyaux et de flexibles.
Une autre option est le polyéthylène (PE). Le PE est le plastique le plus courant au monde ; il présente une faible résistance, dureté et rigidité. Il s’agit généralement d’un plastique blanc laiteux utilisé pour fabriquer des flacons de médicaments, des bidons de lait et des emballages de détergent. Le polyéthylène est très résistant à de nombreux produits chimiques, mais son point de fusion est bas.
L'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) est idéal pour tout projet exigeant une haute résistance aux chocs, à la déchirure et à la rupture. Léger, l'ABS peut être renforcé par de la fibre de verre. Plus cher que le styrène, il offre une durée de vie supérieure grâce à sa dureté et sa résistance. Modélisation 3D en ABS moulé par fusion pour le 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 E3design en utilisant du plastique ABS/PC noir pré-peint, moulé par injection. Ce choix de matériau confère à l'ensemble une grande légèreté, tout en offrant un boîtier résistant aux chocs occasionnels, par exemple lors d'un impact sur une surface dure. Le polystyrène choc (HIPS) est une option intéressante si vous recherchez un matériau polyvalent et résistant aux chocs. Ce matériau convient notamment à la fabrication de boîtiers d'outils électriques et de coffrets à outils robustes. Bien que le HIPS soit abordable, il n'est pas considéré comme écologique.
De nombreux projets nécessitent des résines de moulage par injection présentant une élasticité similaire à celle du caoutchouc. Le polyuréthane thermoplastique (TPU) est un excellent choix grâce à ses nombreuses formulations spécifiques offrant une élasticité élevée, une bonne tenue à basse température et une grande durabilité. Le TPU est également utilisé dans l'outillage électroportatif, les rouleaux, l'isolation des câbles et les articles de sport. Résistant aux solvants, le TPU possède une haute résistance à l'abrasion et au cisaillement et peut être utilisé dans de nombreux environnements industriels. Cependant, sa forte capacité d'absorption d'humidité atmosphérique peut compliquer sa mise en œuvre lors de la production. Pour le moulage par injection, on trouve le caoutchouc thermoplastique (TPR), économique et facile à manipuler, notamment pour la fabrication de poignées en caoutchouc amortissantes.
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, il est utilisé pour fabriquer des fenêtres incassables comme le plexiglas. Le PMMA se polit facilement, possède une bonne résistance à la traction et est économique pour une production en grande série. Cependant, il est moins résistant aux chocs et aux produits chimiques que le polycarbonate (PC).
Si votre projet exige un matériau plus résistant, le polycarbonate (PC) est plus solide que le PMMA et possède d'excellentes propriétés optiques, ce qui en fait un choix idéal pour les lentilles et les vitres pare-balles. Le PC peut également être plié et mis en forme à température ambiante sans se casser. C'est un atout pour le prototypage, car il ne nécessite pas d'outillage de moulage coûteux. Le PC est plus cher que l'acrylique et une exposition prolongée à l'eau chaude peut libérer des substances chimiques nocives ; il ne répond donc pas 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 massif de PC ; comme elle devait être parfaitement transparente, elle a été poncée à la main puis polie à la vapeur.
Voici un bref aperçu de quelques-uns des plastiques les plus couramment utilisés dans l'industrie. La plupart peuvent être modifiés par l'ajout de fibres de verre, de stabilisateurs UV, de lubrifiants ou d'autres résines afin de répondre à des spécifications précises.
Gordon Stiles est le fondateur et président de Star Rapid, une entreprise spécialisée dans le prototypage rapide, l'outillage rapide et la production en petites séries. Fort de sa formation d'ingénieur, M. Stiles a fondé Star Rapid en 2005 et, sous sa direction, l'entreprise compte aujourd'hui 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 CNC multiaxes, aux techniques de fabrication traditionnelles et aux exigences de qualité les plus élevées. Avant de rejoindre Star Rapid, M. Stiles était propriétaire et dirigeant de STYLES RPD, la plus grande entreprise britannique de prototypage rapide et d'outillage, rachetée par ARRK Europe en 2000.
Date de publication : 19 avril 2023