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Jun 27, 2023

Le verre le plus résistant jamais créé

La start-up canadienne Fortis3D lance deux nouveaux matériaux d'impression 3D pour une gamme d'applications industrielles. Accompagnant le lancement du PA-GF20 et du PK-GF20, Fortis3D a fourni une analyse détaillée

La start-up canadienne Fortis3D lance deux nouveaux matériaux d'impression 3D pour une gamme d'applications industrielles. Accompagnant le lancement du PA-GF20 et du PK-GF20, Fortis3D a fourni une analyse détaillée des caractéristiques matérielles de chaque filament pour permettre aux ingénieurs de comprendre les points forts et les applications appropriées.

S'appuyant sur une formation en ingénierie des polymères, l'équipe de scientifiques et d'ingénieurs Fortis3D a créé des filaments d'impression 3D en polyamide (PA) ou nylon renforcé et en polycétone (PK) qui sont plus résistants que les autres et présentent une teneur en fibre de verre inférieure.

« Nous avons constaté que la plupart des filaments renforcés de fibres sur le marché peuvent produire des pièces relativement solides et rigides, mais ils sont loin d'être aussi résistants que les résines traditionnelles renforcées de fibres pour le moulage par injection. Nous souhaitions également rendre les matériaux à haute résistance accessibles à un plus grand nombre d'utilisateurs et pas seulement à ceux disposant de machines industrielles coûteuses. Avec ces deux objectifs à l’esprit, nous avons développé ces deux matériaux pour qu’ils soient les plus résistants du marché et permettent même aux utilisateurs d’imprimantes de milieu de gamme de fabriquer des pièces à très haute résistance », a déclaré Wayne Lam, directeur commercial chez Fortis3D.

Caractéristiques du PA-GF20 et du PK-GF20

Les matériaux renforcés de fibres de verre hachées PA-GF20 et PK-GF20 de Fortis3D sont destinés à l'impression 3D de composants fonctionnels hautes performances. En plus d'une résistance mécanique supérieure, les deux ont une résistance aux produits chimiques, aux températures élevées, aux chocs et à l'usure, ce qui les rend durables dans des environnements difficiles. Les matériaux ont des applications allant des pièces industrielles finales aux gabarits et accessoires.

La plupart des autres filaments renforcés de fibres de verre de l'industrie utilisent des fibres de verre broyées très courtes (100 à 300 µm) et incorporées dans diverses résines. Ils peuvent être fragiles malgré une bonne résistance et une bonne imprimabilité. La fibre de verre coupée est plus longue (3 mm) et offre une très haute résistance tout en préservant une plus grande ténacité du matériau plastique de base, mais elle est plus difficile à incorporer. Les deux types de fibres se décomposent généralement davantage au cours du processus de mélange, ce qui donne des fibres plus courtes dans le produit final ; des précautions doivent donc être prises lors du traitement pour minimiser la rupture des fibres.

Données techniques sur les matériaux d'impression 3D PA-GF20 et PK-GF20

L'équipe de développement de Fortis3D a optimisé les variables de chargement et de traitement des fibres pour générer l'un des filaments PA renforcés de fibres les plus « résistants » du secteur, avec une charge de fibre de verre inférieure. La charge réduite en fibre de verre améliore l'imprimabilité, l'usure des buses et la finition de surface. Pour atteindre une résistance à la traction élevée de 78 MPa même après conditionnement, un agent de couplage chimique a également été utilisé pour renforcer l'adhésion entre les fibres de verre et la matrice polymère.

En comparaison avec le moulage par injection, celui-ci permet une préservation de la résistance à la traction de plus de 90 % et est plus résistant que les matériaux en nylon renforcé de fibres de verre et de carbone d'autres grandes marques. Par rapport à un filament PA6GF typique, l'absorption d'humidité est réduite de 30 % lors de l'utilisation d'un copolymère de nylon similaire au SnapPrint PA de Fortis3D. Le cordage est minimisé même lorsque le filament est laissé de côté dans des conditions ambiantes, contrairement à un filament PA6GF.

Représentation graphique de l'humidité retenue en fonction du nombre de jours. Graphique via Fortis3D.

La polycétone (PK) est un terpolymère de propylène, d'éthylène et de monoxyde de carbone présentant des caractéristiques similaires à celles du PA12 mais avec une absorption d'humidité réduite, une résistance chimique et aux chocs plus élevée, ainsi qu'une friction et une usure réduites. Il conserve également sa résistance mécanique après absorption de l'humidité, contrairement aux nylons. Sur le plan environnemental, la production de polycétone génère jusqu'à 60 % de CO2 en moins que la production de nylon. Cependant, en raison d’un gauchissement excessif et de l’absence d’adhérence sur la plupart des adhésifs et matériaux du lit, il est extrêmement difficile d’imprimer indépendamment. Pour résoudre ce problème, l'équipe de développement de Fortis3D a créé une formulation exclusive qui réduit considérablement le gauchissement et peut s'adapter à la plupart des matériaux de lit avec uniquement de la colle PVA. Des fibres de verre coupées ont été ajoutées pour améliorer la résistance et la rigidité, ce qui donne un matériau comparable aux autres nylons renforcés de fibres de carbone ou de verre de l'industrie, sans risque d'absorption excessive d'humidité. L'absorption d'humidité est environ 70 % inférieure à celle d'un filament PA6GF typique, ce qui implique que le cordage est limité et que la résistance des pièces n'est pas affectée après une semaine de conditions ambiantes.