Quelle matière résistante au cisaillement ?

[Kachidoki]

Bonjour,

Une fois n'est pas coutume, j'en appelle à vos avis éclairés.

J'ai une étagère métallique, à laquelle je souhaite rajouter des plateaux pour faire des demi-étages par endroits. Pour tenir le plateau j'ai un tube en acier de chaque côté, avec à l'arrière un taquet en forme de crochet, et à l'avant une vis M6 classique. Cela me permet d'enfiler le plateau facilement, à la manière d'un tiroir. C'est à dire sans démonter l'étagère du mur et de ses voisines.

Le taquet en question est imprimé, il a une forme façon pegboard (je posterai une photo ce soir si ce n'est pas clair). La pin est un oblong extrudé de 6mm de haut pour 9mm de large.

J'ai fait un test rapide en PETG, infill 100%, un coup de maillet dans le tube, on enfile le tout dans la structure de l'étagère et hop, on se pend au taquet. Bon en réalité j'ai tiré fort dessus (vers le bas avec la main au plus près du taquet), j'ai même suspendu une caisse à outils sur le tube. Pas de rupture, j'en attendais pas moins.

Cependant, après examen du crochet, il a pris la marque de cisaillement, due à la structure en tôle emboutie de 1mm d'épaisseur.

Je suis bien convaincu que ce n'est rien et que ça fonctionnera parfaitement, mais je me pose tout de même la question. On voit souvent des tests de résistance des filaments à l'allongement, on connait les caractéristiques à l'impact, mais je ne crois pas avoir déjà vu un test en compression et cisaillement.

J'ai dans mon stock : PLA, PETG, ABS-M30, ASA, PC Blend, PC-ABS, PA12, TPU et quelques autres...

 

Instinctivement je dirais que la matière la plus "dure" serait la moins sensible au cisaillement, mais je me trompe peut-être...

Qu'en pensez-vous ?

 

@divers ton retour d'expérience m'intéresse.

[divers]

"Normalement" des différents matériaux que tu as en stock, c'est le PC blend qui aura la meilleure résistance au cisaillement. Après les matières fibrées ont des caractéristiques supérieures (suivant les % de fibre, les longueurs de fibre, le type de fibre).

Quand tu compares les résistances à l'impact Charpy entaillé, cela donne une bonne idée sur le cisaillement (dans le principe, un ordre de grandeur).

 

Modifié (le) Juin 6, 2023 par divers

[Kachidoki]

Merci pour la réponse. C'est un peu l'idée que j'avais.

Mais j'ai douté, car un plastique plus mou pourrait répartir l'effort, et se déformer au lieu de rompre. En prenant le cas extrême, le TPU peut encaisser très fort les impacts. Mais d'un autre côté, en m'imaginant couper une éprouvette avec une pince coupante, je pressens bien que celle en TPU sera facile à couper (avec une certaine satisfaction comparable à un mâchouillement de Haribo) comparé aux autres matériaux plus rigide.

Je vais refaire un essai avec un taquet en PC Blend, rien que pour comparer l'entaille.

[Kachidoki]

Bon, en plus du PETG, j'ai refait le test avec un taquet en PC Blend, et pour être plus complet, avec un taquet en TPU également.

Rien de très probant, l'approche n'est pas suffisamment scientifique pour déterminer qui est le vainqueur du comparatif. Voici les différentes tortures que j'ai fait subir a mes taquets :

1. Taquet inséré dans son tube acier, et enfilé dans la structure tôle de l'étagère puis cochon pendu
   • PETG / PC même combat, j'ai appliqué plusieurs dizaines de kilos (je dirais une cinquantaine au jugé). Je n'ai pas forcé plus, la structure tôle commençait à fatiguer et je ne tenais pas à la déformer définitivement. Les deux pièces présentent des traces de matage équivalentes.
   • TPU, c'est plus subtil, le taquet se déforme et a envie de sortir du trou. Si on force le seul degré de liberté vers le sens de la traction, il tient bon également. Mais c'est difficile de juger l'effort de traction vertical car il faut pousser contre la structure en même temps. C'est le seul qui ressort non marqué.
2. Taquet à l'extrémité d'une pince coupante pour minimiser le bras de levier
   • PETG se coupe sans trop d'effort, se déforme d'abord en V pour suivre la forme de la pince puis clac le bout cède
   • PC se coupe avec un effort similaire, se déforme en V jusqu'à la fermeture complète de la pince
   • TPU difficile à dire, comme un Haribo 
3. Corps du taquet sur une enclume, avec un burin pas trop affuté au centre, et une massette. D'abord en "lachant" la massette de 5cm, puis de 20cm
   • PETG / PC franchement je me suis demandé si je ne m'étais pas trompé dans les filaments, les comportements sont similaires
   • TPU rien nada, juste de la poussières qui trainait sur le burin
4. Idem mais en frappant quatre coups en essayant de conserver la même force à chaque fois
   • PETG / PC ça s'entaille bien, j'ai même l'impression que le PC et un peu plus marqué
   • TPU au quatrième coup s'est simplement coupé en deux  (tapé plus fort ?)

Bref, a moins de trouver une méthode plus rigoureuse, fiable et répétable avec du matériel simple et des éprouvettes, sans forcément de mesure, juste un comparatif relatif, je ne vois pas comment avancer.

Maintenant vu ce que ça encaissé, et que j'ai l'impression que le PC se mate plus facilement, je vais en rester au PETG qui conviendra largement pour cette application. S'il y a 10kg, voire 20kg grand max sur ces plateaux c'est déjà bien. 

Modifié (le) Juin 7, 2023 par Kachidoki

[Aezio]

En cherchant rapidement j'ai trouve cette étude : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785422020361

Ils n'ont pas testés tous les matériaux que tu as en stock et je n'ai pas tout lu mais si je comprend bien la conclusion revient un peu à ce que tu as dit, les écarts entre matériaux sont faibles pour établir une conclusion claire : 

Citation

Moreover, all standard deviations of the interlayer shear strengths of four kinds of printing polymers are small (<7%) to demonstrate consistent results.

De plus, tous les écarts types des résistances au cisaillement intercouches de quatre types de polymères d'impression sont faibles (<7%) pour démontrer des résultats cohérents.

Et le tableau des résultats (le quatrième matériau est du PA12 imprimé en SLS), qui confirme ce que dit @divers :

 

En espérant que ça ait pu t'aider au moins un peu 

[Kachidoki]

Merci @Aezio, très intéressante l'étude. Ils ont même testé sur plusieurs angles par rapport aux couches.

La méthodo donne des idées, je pense qu'il est possible de bricoler un dispo du pauvre avec un étau qui possède un V sur l'un de ses mors. Principe d'une plieuse à tôle. En comptant le nombre de tours de manivelle depuis le contact, ça peut donner une idée de la résistance au cisaillement. Ca tombe bien j'ai un tel étau.

Mais encore une fois, je n'ai aucun doute que le TPU ressorte indemne de l'opération, le bridage et la répartition des efforts étant encore différents.

Et dire que je voulais simplement ajouter un plateau à une étagère. ^^

Dans tous les cas, très agréablement surpris du plastique une fois de plus. Je savais que ça tiendrait, mais je ne m'attendais pas à une telle resistance pour ce genre d'application.

[divers]

Je pense que la résistance au cisaillement intercouches (en impression 3D) ne correspond pas au cisaillement traditionnel d'une matière injectée ou extrudée.

[ML Métal]

Effectivement la résistance à la traction en impression plastique couche par couche est environ 2 fois moins résistant si je ne dis pas de bêtises, que la résistance dans le sens des lignes d'impression. ( Le Guero Loco en avait causer, pour source )

@Kachidoki Si possibilité de mettre des photos, personnellement j'ai énormément de mal à me représenter ton installation 

[Kachidoki]

Ca va être compliqué à montrer la vraie pièce montée, puisque complètement invisible. Voici à quoi elle ressemble :

@ML Métal ça t'aide à visualiser ?

Sinon j'essaierai de faire une photo de la tablette, mais bon ça va ressembler à une... tablette ^^

[filament-abs.fr]

Je vais défoncer une porte ouverte mais je tenais à rappeler que quelque soit le matériau, le plus important pour la solidité c'est la liaison inter-couches.

Si vous ne maitrisez pas l'ABS ou à fortiori le PC, vous n'obtiendrez jamais la résistance de vos pièces en PLA. Le PLA est vraiment très facile à imprimer et les raisons inter-couches sont toujours fortes; le PLA pardonne bien des erreurs, ce qui n'est pas le cas de l'ABS, du PC ou du PA.

En revanche, si vous maitrisez ces derniers, alors vous obtenez des pièces proches de celles obtenues par injection.

[divers]

Le 29/06/2023 at 10:24, filament-abs.fr a dit :

En revanche, si vous maitrisez ces derniers, alors vous obtenez des pièces proches de celles obtenues par injection.

N'exagère pas, la différence entre impression et injection reste importante sur ces matières. On a vérifié par tomographie aux rayons X des pièces imprimées et on est loin de l'homogénéité d'une pièce injectée.