Retour d'expérience sur la durabilité des pièces imprimées en 3D

[electroremy]

Bonjour,

Au début de l'impression 3D se posait la question de la durabilité des pièces dans le temps, notamment pour les pièces mécaniques. Qu'il s'agisse des "nouveaux" matériaux (le PLA, les résines) ou de la technique d'impression en elle-même (fusion des couches, hauteur de couche, remplissage creux en nid d'abeille...)

Le vieillissement est quelque chose de difficile à simuler. Rien ne remplace l'expérience réelle du temps qui passe.

On doit maintenant avoir des pièces imprimées en 3D qui ont 5 à 10 ans pour les plus anciennes.

Quels sont vos retours d'expérience :

- déformations ?

- pièce devenue cassante ou molle ?

- tenue de la couleur ?

- résistance aux UV, à l'humidité, aux vibrations, à la chaleur, au froid ?

A bientôt !

[Kachidoki]

Excellente idée !

Je me souviens d'un temps où l'on dénigrait l'impression 3D pour sa fragilité mécanique. Mais a cette époque, les filaments n'étaient pas aussi technique, les imprimantes produisaient des pièces dignes de dessins d'enfants, et l'adhésion inter couche était assez mauvaise. Les slicers ont eu également une grande importance dans l'amélioration des qualités structurelles des pièces imprimées.

De nos jours, on remplace facilement des pièces plastiques injectées par des pièces imprimées qui sont même parfois plus solides que l'originale. Si en plus on adapte le dessin à l'impression 3D plutôt qu'à l'injection et à l'économie de matière.

Concernant mes retours d'expérience :

 

Le PLA : sous contrainte permanente se déforme lentement, mais sans contrainte, je n'ai rien vu qui ait bougé. Cependant hormis quelques déco, embrasses à rideaux ou bout de tringles, je n'ai rien de très mécanique en PLA. Ah si, quelques buses d'aspiration et une poignée de porte extérieure, côté nord et abrité par le volet roulant. C'était un proto que je comptais remplacer par de l'ASA, mais il n'a jamais bougé, donc j'ai laissé. Ca fait 4 ans presque jour pour jour qu'il vit dehors. Par contre dès que c'est exposé au soleil, ça devient vite tout mou.

Le PETG : tient très bien, j'en ai utilisé aussi bien pour réparer des serre-joints que pour le numéro de la maison en plein soleil façade sud. J'ai aussi les pieds de mon établi à roulettes qui sont en PETG (interface tube carré / filetage roulette). Ca ne bouge pas, ni la forme ni la couleur. C'est une matière "tout-venant", qui s'adapte un peu à toutes les situations, sans être spécialisée sur une caractéristique.

L'ABS : excellente tenu mécanique, même sous contrainte pendant des mois, il conserve son élasticité et revient à sa position initial. Je m'en sers principalement pour tout ce qui est mécanique sous contrainte permanente, des clips ou des pinces. Par contre très sensible aux UVs, jaunit rapidement et devient cassant en extérieur. J'en ai utilisé des kilomètres pour clipser des plinthes.

L'ASA : Idem que l'ABS, mais ne jaunit pas et ne devient pas cassant en extérieur. J'ai un crochet pour suspendre une lampe à ma tonnelle de jardin, en deux parties, ABS / ASA, blancs. Même en étant sous la toile, jamais exposé directement au soleil, l'ABS est devenu tout jaune, alors que l'ASA est resté impeccable. J'ai eu quelques cas de délaminage avec le temps, je ne sais pas si c'est la matière ou les paramètres d'impression (pas très regardant lorsque c'est pour l'extérieur).

Le TPU : J'en ai un peu partout, tout ce qui est pieds d'échelles, escabeaux, machines diverses, butoirs de porte, mors d'étau etc... Ca ne bouge pas, mais ce n'est pas aussi incassable lorsque vous équipez des fauteuils roulants avec. Même un bête tampon pare-chocs avec 6 périmètres et 40% de remplissage peut se faire délaminer par un fauteuil. Mais c'est un extrême, car la plupart du temps c'est très robuste.

Le PC : Matière technique, très rigide et avec une excellente tenue en température. Pas toujours évident à imprimer. Je l'ai utilisé pour un boitier électronique qui dissipe quelques watts et que j'ai placé dans le compartiment moteur de ma voiture. Ca fait deux ans, et a chaque inspection il est en parfait état.

[divers]

Pour compléter cette énumération, il faut ajouter:

Les PA: il en existe de nombreuses sous-familles issues de matières premières totalement différentes (PA6 - PA6.6 - PA11 - PA12 pour les plus connues, puis après des compounds entre ces sous-familles. L’ensemble de ces différents types pouvant être chargées avec des billes de verre, des fibres de verre, des fibres de carbone. Pour toutes ces matières il faut prévoir une dessiccation entre huit et douze heures (voir la fiche du produit) sinon vous allez droit dans les difficultés. Il faut une imprimante fermée pour obtenir une température interne d’au moins 50°C.

mes différentes expériences:

PA6 et 6.6 non chargés sont pire que l’ABS pour leur tenue sur le support pour plusieurs raisons; le retrait est élevé et souvent ces matières sont utilisées pour remplacer des pièces de sécurité et non d’aspect, donc elles sont plus massives ce qui augmente les risques de déformation. il y a des pièces que même en prenant toutes les précautions possibles je n’ai pas réussi à en imprimer une seule correcte.

les PA Chargés ont environ un retrait quatre fois moins important que la même matière non chargée, les risques de décollement et déformation sont donc plus faibles. Attention, il faut utiliser une buse de 0,6 mm en acier traitée sur un extrudeur supportant les 300°C et un plateau prévu pour supporter 110°.

J’ai imprimé sans souci des séries de pièces massives utilisées pour des présérie industrielles.

Au niveau du vieillissement:  les PA tiennent aux chocs, à une grande partie des agents chimiques, aux UV en noir et moins bien dans les autres couleurs et aux intempéries extérieures en toutes saisons.

A mon avis, si vous imprimez quelques pièces pour vos propres besoins, vous n’aurez pas de souci, mais en cas de sous traitance sur des séries assez importantes votre imprimante risque de ce dégrader prématurément. Si je dois refaire des séries de pièces pour des clients, j’augmenterais significativement le prix pour inclure l’usure de la machine.

 

Modifié (le) Aout 24, 2023 par divers

[electroremy]

Merci pour ces retours

@Kachidoki Je suis un inconditionnel de l'ABS  mais les quelques pièces que j'ai faites pour un usage à l'extérieur seront à surveiller 

Pour @divers : si je ne me trompe pas les pare-chocs et rétroviseurs de voitures peuvent être en ABS, et sur pas mal de voitures (typiquement les utilitaires Kangoo Partner ect...) ils ne sont pas peints. Je suppose que c'est un ABS avec additif pour résiter aux UV ?

Les UV mine de rien c'est terriblement destructeur (pour la peau, les peintures, les lasures, les plastiques...). Chose que j'ai apprise il n'y a pas longtemps, beaucoup de câbles électriques et de gaines ne sont pas faites pour résister aux UV. Même les câbles qui résistent au feu (CR1) ne résistent pas aux UV à long terme. Les câblages en terrasse d'immeuble doivent être protégés des rayons du soleil sur toute la longueur. 

On entend beaucoup de bien du PETG, et il semble plus facile à imprimer

Le TPU, j'avais acheté une bobine mais j'ai jamais eu l'occasion d'essayer (la honte ), et pour mes besoins de silent bloc ou de support souples j'ai des bouts de caoutchoux épais et des vielles chambres à air que je découpe à l'ancienne 

@divers Tes remarques sur le cout réel d'une pièce imprimée en 3D sont pertinentes... ça douché beaucoup d'espoirs...

Un de mes clients, qui approvisionne toute la France en pièces détachées pour l'électroménager, avait acheté des imprimantes 3D pro Stratasys, dans l'idée de pouvoir continuer à fournir des pièces rares ou anciennes, sans être obligé de conserver de couteux stocks d'anciennes pièces et tous les anciens moules.

Le cout s'est révélé bien trop élevé. De plus, les pièces imprimées en 3D ne pouvait pas êtres identiques aux anciennes pièces, comme dit par @Kachidoki il faut adapter le design pour la faisablité de l'impression et la solidité ; ils ne pouvaient pas "simplement" refaire les pièces à l'identiques à partir du catalogue de fichiers CAO. Du coup en plus du cout de l'impression 3D, il fallait ajouter le cout de redesign de la pièce, trop cher pour vendre une pièce rare de temps en temps...

[divers]

Concernant les coques de rétroviseurs.

Avant, elles étaient en ABS peintes. Problème économique le coût de la mise en peinture est environ le triple du coût de la pièce injectée. C’est pour cela que différentes solutions économiques ont été préférées : soit en ASA, mais de couleur unie noir ou autre, soit en ABS chromable et seulement pour les haut de gammes peint aux couleurs de la voiture.

en injection, on peut ajouter des colorants métallisés, mais cela engendre des traces peu esthétiques créées par l’orientation des paillettes dans les lignes de flux matières et on voit nettement la différence entre la peinture de la caisse et l’injection des coques de retros 

[electroremy]

il y a 32 minutes, divers a dit :

Concernant les coques de rétroviseurs.

Avant, elles étaient en ABS peintes. Problème économique le coût de la mise en peinture est environ le triple du coût de la pièce injectée. C’est pour cela que différentes solutions économiques ont été préférées : soit en ASA, mais de couleur unie noir ou autre, soit en ABS chromable et seulement pour les haut de gammes peint aux couleurs de la voiture.

en injection, on peut ajouter des colorants métallisés, mais cela engendre des traces peu esthétiques créées par l’orientation des paillettes dans les lignes de flux matières et on voit nettement la différence entre la peinture de la caisse et l’injection des coques de retros 

Mes utilitaires avaient tous des rétro et parechoc noirs uni non peints. Et avec carrosserie blanche classique. C'est mieux pour véhicule qui souffre sur des chantiers... et beaucoup plus facile de trouver une pièce de la même couleur dans une casse  Du coup c'est de l'ASA et pas de l'ABS ?

Le plastique chromable c'est comme ça que sont faits les boutons de robinet en plastique ? C'est assez sympa comme finitation et assez solide. Je me suis toujours demandé si le chromage du plastique rendait la surface de la pièce conductrice, et si cela avait un intérêt pour du blindage ou lutter contre l'élecricité statique.

[divers]

Comme les retraits sont identiques, dans un même moule on peut injecter l’ABS, l’ASA et les nouveaux compounds qui on des noirs-piano plus profond et une meilleure tenue à la rayure. Cela fait quelque années qu’ils remplacent l’ASA sur les extérieurs véhicules (la pièce la plus voyante sur presque toutes les auto, c’est le montant fixe entre les vitres latérales av et ar)

[electroremy]

@Kachidoki @divers : je ne sais pas si on a fait exprès, mais dans ce sujet on n'a pas du tout parlé des résines

Surtout que les résines sont des matières qui ont été spécifiquement créées pour l'impression 3D (contrairement à l'ABS, au PETG, ...)

Certes, les imprimantes résine sont plutôt utilisées pour faire des figurines; mais la haute résolution permise peut être utile pour faire des pièces mécaniques avec des parties fines (modélisme, faces avant, petits mécanismes...)

Ce qui est ennuyeux c'est que j'ai l'impression qu'on ne sait pas trop de quoi sont faites les résines, ce qui rend la comparaison entre marques délicate. On a les résines basiques qui se rincent dans l'IPA, celles qui se rincent dans l'eau, et toutes les résines "spéciales" conçues pour des contraintes spécifiques, avec certainement des formulations chimiques différentes selon les fabriquants.

J'avoue ne pas avoir utilisé mon imprimante résine après avoir terminé les différents tests...  J'ai continué à faire des pièces en FDM

Pourtant, j'avais réussi à faire en résine une petite face avant avec des textes assez fin ; j'avais même fait du "bicolore" en remplissant la gravure des textes avec de la résine noire appliquée au pinceau, en faisant durcir aux UV et en faisant un léger ponçage à plat pour éliminer les bavures. Le résultat était pas mal mais le noir pas assez foncé (la résine étant plus ou moins transparente).

J'avais aussi imprimé une petite lithophanie en résine, la finesse rendait bien mieux qu'en FDM.

Bref les résines, ça viellit comment face aux temps qui passe, aux UV, à l'humidité, à la chaleur ?

Et pour ceux qui mettent leur pièces en peinture, est-ce que la peinture résiste dans la durée ?

[Kachidoki]

il y a 14 minutes, electroremy a dit :

je ne sais pas si on a fait exprès, mais dans ce sujet on n'a pas du tout parlé des résines

Moi c'est normal, je n'ai pas d'imprimante à résine, donc pas d'expérience avec.

Cependant les tenues mécanique et dans le temps m'intéressent. J'ai plusieurs fois été bloqué sur des pièces mécanique car trop petit, trop précis, trop fragile pour être faite en FDM. Mon a priori sur la résine c'est que ça vieillit mal, jaunit et cassant justement à cause des UV, mais c'est peut-être une fausse idée reçue d'un ancien temps... J'attend de voir les retours de vrais makers expérimentés.

[Ironblue]

J'ai imprimée des engrenages pour le compteur de ma voiture en résine car trop petit pour le FDM, avec la résine standard les dents avait tendance à se bouffer lors des essais, j'ai essayée de la Hard Tough c'est mieux, après environ 2000km ça fonctionne toujours, c'est pas exposé au UV mais plutôt au changement de température, froid en hiver et très chaud en été.

J'ai aussi imprimée des feux pour moto avec de la résine ABS like translucide rouge mais j'ai pas de recule sur leur tenu dans le temps, faut attendre que la moto soit finie et qu'elle roule un moment pour avoir des infos. 

Modifié (le) Septembre 13, 2023 par Ironblue

[electroremy]

Il y a 1 heure, Ironblue a dit :

J'ai imprimée des engrenages pour le compteur de ma voiture en résine car trop petit pour le FDM, avec la résine standard les dents avait tendance à se bouffer lors des essais, j'ai essayée de la Hard Tough c'est mieux, après environ 2000km ça fonctionne toujours, c'est pas exposé au UV mais plutôt au changement de température, froid en hiver et très chaud en été.

J'ai aussi imprimée des feux pour moto avec de la résine ABS like translucide rouge mais j'ai pas de recule sur leur tenu dans le temps, faut attendre que la moto soit finie et qu'elle roule un moment pour avoir des infos. 

ca c'est intéressant

effectivement auto et moto c'est très sévère comme conditions (vibrations, prise au vent, températures, UV, pluie...)