Résistance des matériaux

En impression 3D

Posted by Yvon on 12th Jun 2017

Résistance mécanique

Concernant les pièces imprimées en 3D deux questions sont récurrentes :

  1. Qu'en est-il de la solidité des pièces ainsi fabriquées ?
  2. Quel est le rapport de résistance entre une pièce imprimée et injectée ?

Les pièces dites injectées sont réalisées par l'injection de matières plastiques en fusion dans un moule en métal. Il existe de nombreuses autres techniques de fabrication...

Pour mesurer cette résistance, des tests sont faits sur de nombreuses pièces parfaitement identiques appelées "éprouvettes". Elles sont étirées par un appareil de mesure jusqu'à la rupture. Sont mesurées la force de traction exprimée en Mpa ainsi que la déformation de la pièce durant cette traction exprimée en pourcentage.

Il existe différents types de filaments imprimables et ce domaine est en constante évolution. Les fabricants de filaments fournissent avec leurs gammes de produits des rapports techniques de résistance mécanique. Par exemple Nanovia Technologies produit un filament chargé au carbone qui monte à 5000 MPa (équivalent des Contre-plaqués !).

Il est à noter que ces éprouvettes sont imprimées dans le sens du filament et donc cela ne correspond pas tout à fait à la réalité : les pièces sont généralement sollicitées sur 2 axes au moins. L'impression 3D a cette contrainte : dans l'axe Z les pièces ont une faible résistance en traction et en cisaillement. Cela impose de tenir compte de cette caractéristique lors du choix de l'orientation de la pièce à imprimer.

Résistance par rapport aux pièces injectées et à l'angle de dépôt du filament

ComposiTIC (Plateau technique rattaché à l’Université de Bretagne Sud) a réalisé en 2014 une étude détaillée sur le sujet (téléchargeable ici). Dans cette étude sont comparées des pièces injectées à des pièces imprimées selon différents paramètres : la matière (PLA et ABS), l'angle de dépôt du filament (0° à 90°), la température et la vitesse d'impression (60 et 80mm/s). Les résultats sont pour le moins très intéressants. On observe que dans l'orientation de 0° de la dépose du filaments, le PLA a une résistance en traction équivalente à celle de la pièce injectée. Pour l'ABS les résultats sont différents mais les matières ont beaucoup évolué et les tests faits par Nanovia Technologies aujourd’hui peuvent venir compléter cette étude...