L’une des capacités les plus appréciables de l’impression 3D, en tant que technologie de fabrication industrielle, c’est la possibilité qu’elle offre de produire des pièces totalement fonctionnelles pour un large panel d’applications englobant différentes industries et opérant dans des conditions variées. Certaines pièces imprimées en 3D sont souvent utilisées dans des conditions de températures extrêmes. Or, pour pouvoir fonctionner correctement dans ce genre d’environnement, il est évident qu’elles doivent être elles-mêmes fabriquées dans un matériau résistant à la chaleur. Cet article couvre quelques-uns de ces matériaux d’impression 3D les plus résistants aux hautes températures pour les applications exposées aux environnements extrêmes.

Meilleurs matériaux résistants à la chaleur pour l’impression 3D

Acrylonitrile butadiène styrène (ABS)

L’ABS est capable d’endurer des températures allant jusqu’à 100°C. Sa température de fléchissement sous charge se situe entre 88 et 89°C et son point de fusion est d’environ 200°C. En plus de cela, l’ABS est notoirement connu pour sa solidité et sa résistance aux impacts, ce qui en fait un excellent candidat pour les applications soumises à de fortes contraintes mécaniques. Sa température de transition vitreuse est d’environ 105°C et il est hautement résistant aux attaques acides (y compris les acides phosphoriques et chlorhydriques).

• Technology: Fused Deposition Modeling (FDM)
• Key Features: Chemical resistance, impact resistance
• Common applications: Drain/waste pipes, inhalers, housing for electrical components

ULTEM 1010

Comparé aux autres thermoplastiques utilisés en FDM, l’ULTEM 1010 dispose de la plus haute résistance à la chaleur, assortie de la plus forte résistance à la traction et aux attaques chimiques. Il est disponible en différentes qualités : transparent, opaque et armé de verre. Son champ d’application est relativement large, depuis les outils sur mesure pour la fabrication de pièces métalliques ou en plastique, jusqu’aux moules résistants aux hautes températures, en passant par les ustensiles médicaux. 

C’est un thermoplastique polyétherimide hautement performant, dont le point de fusion se situe à 340°C, avec une température de transition vitreuse à 216°C. De plus, l’ULTEM 1010 dispose d’un des coefficients de dilatation thermique parmi les plus bas. Il est certifié biocompatible et sans danger pour les aliments, ce qui en fait le candidat idéal pour les applications dans l’industrie agro-alimentaire.

• Technologies d’impression 3D : Fused Deposition Modeling (FDM)
• Caractéristiques principales : excellente résistance à la chaleur, très bonne résistance à la traction, faible coefficient de dilatation thermique
• Champ d’application : ustensiles médicaux, moules résistants aux températures extrêmes

CE 221 (ester de cyanate)

C’est un matériau qui est connu à la fois pour sa rigidité et pour sa résistance aux hautes températures. En raison de sa température de fléchissement sous charge très élevée (231°C), il peut être utilisé sans problèmes pour des applications avec de fortes contraintes thermiques. 

La résine CE 221 bénéficie également d’une bonne stabilité thermique sur le long terme, avec une température de transition vitreuse d’environ 225°C. C’est un matériau capable de supporter les hautes pressions, tout en garantissant un grain de surface des plus précis.

• Technologies d’impression 3D : DLS de Carbon
• Caractéristiques principales : stabilité thermique, rigidité, forte résistance à la pression
• Champ d’application : produits industriels, composants d’assemblage électronique, collecteurs de fluides

ULTEM 9085

Il s’agit d’un matériau bénéficiant d’un rapport résistance sur masse élevé, assorti d’une forte résistance aux impacts et d’une bonne résistance à la chaleur. L’ULTEM 9085 est aussi fortement retardateur de flamme. On l’utilise pour la fabrication de prototypes ou d’outillages destinés aux industries automobiles ou aérospatiales. Sa température de transition vitreuse est de 186°C et sa température de fléchissement sous charge est de 153°C.

En raison de sa légèreté et de ses propriétés mécaniques supérieures, l’ULTEM 9085 est idéal pour la fabrication de composants destinés à fonctionner directement en application finale. 

• Technologies d’impression 3D : Fused Deposition Modeling (FDM)
• Caractéristiques principales : retardateur de flamme, résistant aux impacts
• Champ d’application : gabarits, dispositifs de maintien, moules composites

Polycarbonate (PC)

C’est un matériau dont le point de fusion se situe quelque part entre 230°C et 260°C (sous forme cristallisée), pour une température de transition vitreuse de 147°C. Le polycarbonate est un matériau amorphe, solide et bénéficiant d’une forte résistance aux impacts, d’une bonne stabilité et de propriétés électriques intéressantes. Sa plage de fonctionnement en température est relativement étendue du fait de sa température de fléchissement sous charge de 140°C. Il est largement utilisé dans la fabrication de casques de sécurité, de lentilles pour les phares de voitures et de verre pare-balles.

• Technologies d’impression 3D : Fused Deposition Modeling (FDM)
• Caractéristiques principales : translucide, souple
• Champ d’application : lentilles plastique pour lunettes, équipements de protection, composants pour véhicules automobiles

PEEK

Ce matériau bénéficie d’une excellente résistance aux attaques chimiques les plus coriaces, en plus d’avoir une forte résistance mécanique et une bonne stabilité dimensionnelle. Son point de fusion se situe à 343°C, pour une température de transition vitreuse de 143°C. Le PEEK possède en plus la capacité de conserver sa rigidité même aux températures les plus élevées, ce qui le qualifie pour un usage prolongé jusqu’à 170°C. Il est utilisé dans l’industrie aérospatiale, dans la fabrication de semiconducteurs, ainsi que dans les industries gazières et pétrochimiques.

• Technologies d’impression 3D : Fused Deposition Modeling (FDM)
• Caractéristiques principales : résistance aux attaques chimiques, bonne rigidité, résistance à l’eau et à la vapeur
• Champ d’application : composants semiconducteurs, éléments de pompes et de valves, machines utilisées pour la transformation alimentaire

PC et assimilé, translucide et résistant à la chaleur / Accura 48

Il s’agit d’un matériau très résistant aux hautes températures, particulièrement adapté pour les pièces exigeant une forte résistance, couplée à une grande solidité. Il est très utilisé pour la fabrication de prototypes pour les composants électroniques ou les luminaires. Il garantit également un niveau supérieur de détails. 

Pour une pression de test de 0,46 MPa, ce matériau PC et assimilé translucide exhibe une température de fléchissement sous charge située entre 70 et 85°C. Ce paramètre peut être encore amélioré (jusqu’à environ 135°C) avec un traitement thermique approprié après durcissement.

• Technologies d’impression 3D : Stéréolithographie (SLA)
• Caractéristiques principales : résistance aux températures, forte résistance, rigidité
• Champ d’application : composants électriques et luminaires

Aluminium AlSi10Mg

L’Aluminium AlSi10Mg dispose d’une excellente résistance, même aux températures élevées (environ 200°C). Il bénéficie également d’une bonne résistance à la corrosion et peut être aisément poli. Relativement facile à travailler, il résiste assez bien à la fissuration thermique, avec un point de fusion situé à 670°C et une excellente résistance à la fatigue à 110 N/mm². 

Ses caractéristiques permettent la réalisation de géométries complexes et il est largement utilisé dans la fabrication de pièces automobiles, voire d’éléments pour les machines ou les aéronefs. À température ambiante, sa résistance à la traction est de 450 MPa.

• Technologies d’impression 3D : Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
• Caractéristiques principales : léger, résistant au stress mécanique
• Champ d’application : moteurs, propulseurs

Acier inoxydable 316L / 1.4404

L’acier inoxydable 316L est un acier à basse teneur en carbone et additionné d’un alliage de chrome, de nickel et de molybdène, qui peut supporter une utilisation prolongée à des températures aussi hautes que 550°C. Doté d’un point de fusion situé à 1400°C, il bénéficie également d’une excellente résistance à la corrosion, tout en demeurant stable face aux attaques chimiques à base d’agents chlorés ou d’acides non oxydants. Sa ductilité et sa résistance à la corrosion le rendent idéal pour de nombreuses applications dans différentes industries, comme l’aérospatiale, le domaine médical ou la fabrication automobile.

• Technologies d’impression 3D : Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
• Caractéristiques principales : résistance à la corrosion, ductilité
• Champ d’application : équipement de laboratoire,échangeurs thermiques, boulons et écrous

Inconel 718 (superalliage de nickel et de chrome)

L’inconel 718 est un superalliage hautement résistant, à base de nickel et de chrome, qui cumule un nombre impressionnant d’avantages : résistant à la corrosion, aux fortes pression et aux hautes températures (jusqu’à 700°C), un point de fusion situé à 1400°C et une résistance à la traction de 1035 MPa. Il demeure, cependant, relativement friable et peut être facilement travaillé, pour peu que l’outil de découpe utilisé soit suffisamment dur. Il est abondamment utilisé dans l’industrie manufacturière, notamment pour la fabrication d’équipements militaires, et dans l’industrie aérospatiale.

• Technologies d’impression 3D : Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
• Caractéristiques principales : résistant à la corrosion, friable, excellente résistance mécanique
• Champ d’application : composants pour moteurs de turbine à gaz, boîtiers de compresseurs, étuis à matrices

Propriétés des matériaux résistants à la chaleur pour l’impression 3D

Le tableau suivant compare les points de fusion et les températures de transition vitreuse des 10 matériaux d’impression 3D les plus résistants à la chaleur :

Comparatif des prix des matériaux d’impression 3D résistants à la chaleur

Le tableau ci-dessous effectue une comparaison des coûts pour les matériaux disponibles sur la plateforme de devis instantané de Xometry, dans le cas du modèle CAO suivant :

Conclusion

Pour toutes ces technologies et ces matériaux résistants à la chaleur, 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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