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Comment imprimer le PEEK ?

ALSIMA, Catalyseur Technologique / Technologie  / Comment imprimer le PEEK ?

Quel materiel est necessaire?

Nombre d’articles ont déjà traités sur le fonctionnement du PEEK, comment il se cristallise et quelles sont les applications que cette matière ouvre désormais. Plus concrètement nous allons à travers ce sujet se pencher sur l’aspect hardware de l’impression 3D FFF / FDM en PEEK, PEKK ou encore PEI. Plutôt que de citer des machines pouvant, ou non le faire, nous allons énumérer les possibilités existantes sur le marché avec leurs avantages et inconvénients.

Les éléments primordiaux de l’imprimante 3D PEEK

La tête d’impression:

Le PEEK, le PEKK et le PEI s’extrude à des températures élevées. Celles-ci oscillent entre 300°c et 450°c selon la matière et sa formulation de base. Il est donc impératif d’avoir une tête d’impression capable de monter la buse d’extrusion à 500°c environ pour avoir un peu de marge.

Dans ce cadre la diffusion thermique peut vite envahir le restant du corps de chauffe. C’est pourquoi il est également important de bénéficier d’une bonne rupture thermique et d’un système de refroidissement efficace. Actuellement le watercooling représente probablement la meilleure solution pour garantir une extrusion linéaire et régulière.

Il nous est souvent demandé si une double extrusion est nécessaire. Dans le cas d’impression en PEEK, PEKK, ou PEI nous jugeons que cela est superflu. En effet il est encore très difficile de trouver des matières supports type Breakaway, ou mieux solubles, qui soient compatibles avec ces matériaux et leurs conditions d’impression. Idéalement mieux vaut penser les modèles 3D pour la fabrication additive afin de juguler les zones supportées dès la base.

NB/ Attention à bien contrôler la ventilation sur la buse, il est recommandé de la désactiver afin de ne pas refroidir prématurément la matière déposée.

Le plateau de construction:

En complément de la tête d’impression, le plateau chauffant doit lui aussi afficher de belles performances. En effet il est primordial que l’accroche de l’impression sur sa surface de fabrication sois parfaite, un calibrage fin est donc attendu ici. Niveau température le plateau doit pouvoir atteindre à minima 200°c, cela façon stable et homogène sur l’entièreté de la zone d’impression.

Le revêtement du plateau doit être lui aussi adapté à l’impression du matériau extrudé. Il existe des compatibilités chimiques à respecter afin que l’impression adhère sur le plateau mais ne fusionne pas non plus avec ce dernier. Un revêtement de type PEI est, par exemple, souvent conseillé sur les matières haute performance.

L’enceinte de fabrication:

Aujourd’hui il existe plusieurs techniques pour obtenir des pièces imprimées en PEEK via le dépôt de fil fondu. Nous allons nous concentrer sur les trois principales.

Solution la plus répandue :

Imprimer le PEEK dans une enceinte thermorégulée à minimum 90°c. Dans ces conditions le PEEK n’est pas cristallisé, la solution réside donc ensuite dans le passage de votre impression 3D dans un four et d’effectuer un recuit. Le principale avantage de cette solution réside en son accessibilité financière, ces machines restent abordables pour les entreprises. Il faut cependant accepter deux inconvénients : l’achat d’un four et la probable perte dimensionnelle au recuit (notamment avec le PEKK).

NB/ Nous entendons souvent que le PEEK s’imprime très bien à 90°c d’enceinte avec un plateau à 200°c, sans recuit. Cela peut être en partie véridique mais il convient de préciser une chose. Grâce à la chaleur résiduelle du plateau d’impression il est possible que la cristallisation s’effectue correctement effectivement sur votre pièce, même de grande taille, SI sa forme n’est pas très haute en Z. En effet près d’un plateau à 220°c la chaleur environnante sera sans doute suffisante sur les premiers centimètres de hauteur, mais qu’en est-il au-delà ?

La solution idéale :

Le « must have » est d’imprimer le PEEK dans une enceinte entre 200°c et 250°c. A cette température le PEEK cristallise correctement en cours d’impression, c’est parfait. Vous bénéficiez ainsi de caractéristiques finales idéales et n’avons pas d’imprécisions structurelles dues à un recuit. Il est ainsi également possible de réaliser de grandes pièces. Toutefois cela revient à imprimer dans un four, il faut donc une conception sur mesure de l’imprimante 3D pour cette utilisation. Dans ces conditions le budget financier est le plus élevé des trois possibilités ici indiquées.

La solution alternative:

Plutôt que de chauffer l’enceinte de fabrication il est possible de chauffer directement la pièce en cours de fabrication. Grâce à un rayonnement infrarouge le PEEK est maintenu à 220°c environ, assurant ainsi une bonne cristallisation de la matière. Ce système peut être appliqué sur des machines FFF / FDM sans grandes contraintes. Le coût financier reste ainsi maîtrisé. L’inconvénient de ce système réside dans la difficulté de réaliser de grandes impressions.

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Une affaire de choix :

Vous l’aurez compris, nous avons aujourd’hui plusieurs solutions possibles pour imprimer en 3D des matériaux haute performance tels que le PEEK, le PEKK ou le PEI. En revanche, il n’existe pas encore de solution miracle alliant tous les avantages sans inconvénients. Il convient donc de choisir en fonction de votre propre situation laquelle solution vous conviendra le mieux !

Vous souhaitez êtes épaulé dans le choix de votre imprimante 3D PEEK ? Contactez-nous dès à présent pour en discuter, nous avons accès à différentes solutions.

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