Fiches techniques
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Comment interpréter une FDS et une FDT de matériau pour l'impression 3D FFF
Lors du choix d'un filament pour l'impression 3D FFF, les makers rencontrent souvent deux documents clés : la Fiche de données de sécurité (FDS) et la Fiche technique (FDT). Alors que la FDS se concentre sur la manipulation, le stockage et les dangers en toute sécurité, la FDT présente les caractéristiques mécaniques, thermiques et de traitement du matériau. Savoir lire ces valeurs vous permet de comparer les matériaux et d'optimiser les réglages pour votre application.
Ci-dessous un guide pour comprendre les valeurs et graphiques couramment trouvés dans une FDT, en prenant pour référence la Polymaker HT-PLA V1.1 comme exemple.
Propriétés thermiques
Les matériaux FFF indiquent un certain nombre de mesures liées à la température qui décrivent le comportement du plastique sous l'effet de la chaleur.
Température de transition vitreuse (Tg) : La Tg est la température à laquelle le polymère passe d'un état rigide, semblable au verre, à un état plus mou et élastique. Dans le cas du HT-PLA, la Tg est indiquée à environ 59,8 °C.
Température de fusion (Tm) : La température à laquelle les régions cristallines du matériau fondent. Ici, le HT-PLA a un point de fusion d'environ 177 °C. Le connaître vous permet de choisir une température d'extrusion bien supérieure à cette valeur pour un flux régulier. Les polymères amorphes n'ont pas de température de fusion définie.
Température de cristallisation (Tc) : La température à laquelle les régions amorphes du polymère se réorganisent en structures plus ordonnées et cristallines lors du refroidissement. Pour le HT-PLA, la Tc est d'environ 77 °C. Une cristallisation importante augmente la rigidité et la résistance à la chaleur après l'impression.
Température de décomposition (Td) : C'est le moment où le matériau commence à se décomposer chimiquement. Pour le HT-PLA, la décomposition se produit autour de 336 °C. Dépasser cette température risque de brûler le matériau ou de libérer des fumées.
Température de ramollissement Vicat (Vicat) : La température à laquelle un matériau commence à se déformer sous une charge définie. Le HT-PLA montre des valeurs supérieures à 100 °C lorsqu'il est recuit. Cela aide à indiquer la plage de travail avant que l'affaissement ne commence.
Température de déflexion sous charge (HDT) : L'HDT mesure le moment où un matériau se déforme sous charge à une température donnée. L'HDT du HT-PLA est d'environ 58 °C tel qu'imprimé, mais augmente à plus de 150 °C lorsqu'il est recuit. Il s'agit d'une mesure clé de la stabilité thermique pour les pièces utilisées dans des environnements chauds.
Interpréter une courbe HDT
Une courbe HDT trace la déflexion d'un matériau sous charge à mesure que la température augmente. Les portions plates indiquent une bonne résistance au ramollissement, tandis que les chutes brusques montrent le point de transition où la déformation plastique se produit. Pour le HT-PLA, la courbe montre pourquoi le recuit améliore considérablement les performances à haute température, décalant le point de ramollissement jusqu'à 50 °C.
Propriétés mécaniques
Comprendre les tests de traction, de flexion et d'impact est essentiel, car ils indiquent la résistance, la rigidité et la ténacité d'un filament.
Résistance à la traction : La contrainte maximale qu'un matériau peut supporter lorsqu'il est étiré avant de se rompre. Le HT-PLA présente environ 43 MPa dans la direction XY, mais seulement environ 20 MPa en Z, montrant la faiblesse de l'adhésion inter-couches courante dans les pièces FFF.
Module de Young : Une mesure de la rigidité en traction. Les valeurs sont exprimées en mégapascals. Le HT-PLA a environ 3000 MPa, ce qui indique qu'il est relativement rigide par rapport à des matériaux flexibles comme le TPU. Un module plus élevé signifie moins d'allongement sous charge.
Allongement à la rupture : La déformation (pourcentage d'étirement) que le matériau peut subir avant rupture. Le HT-PLA s'allonge de moins de 3 % avant de se rompre, ce qui en fait un matériau rigide et fragile par rapport aux nylons ou au TPU.
Résistance en flexion (flexural) : La contrainte que le matériau peut supporter avant de se rompre lorsqu'il est plié. Pour le HT-PLA, les valeurs approchent 66–74 MPa dans le plan, reflétant une bonne rigidité.
Module de flexion (module flexural) : Similaire au module de Young, mais mesuré sous des charges de flexion plutôt que de traction. Cela aide à prédire la rigidité des poutres et des pièces porteuses.
Résistance à l'impact Charpy entaillée : Mesure l'énergie que l'échantillon peut absorber lors d'un impact soudain. Le HT-PLA présente des valeurs d'environ 4–5 kJ/m², ce qui est modeste comparé à des grades modifiés pour l'impact comme les mélanges ABS ou PC. Ce test met en évidence la fragilité ou la ténacité.
Données d'impression et de traitement
Une FDT inclut généralement les conditions d'impression recommandées :
Température de buse : 210–230 °C pour le HT-PLA
Température du plateau : 25–60 °C
Exigence de séchage : 60 °C pendant 6 heures si de l'humidité a été absorbée
Vitesse d'impression : jusqu'à 300 mm/s
Recuit : 30 minutes à 80–90 °C augmente la cristallinité et améliore l'HDT
Ces notes sont essentielles pour obtenir les propriétés indiquées. Un matériau imprimé en dehors de ces paramètres peut présenter une résistance et une stabilité sensiblement réduites.
FDS et résistance chimique
La Fiche de données de sécurité (SDS) développe la sécurité chimique, le stockage, l'élimination et les dangers liés à la manipulation. Les tableaux incluent souvent la résistance du matériau aux acides, aux alcalis ou aux huiles. Par exemple, le HT-PLA indique :
Bonne résistance aux huiles et graisses
Mauvaise résistance aux acides forts
Résistance passable à mauvaise aux alcalis
Cela aide à déterminer l'adéquation pour des environnements où l'exposition chimique est un enjeu.
Utiliser la FDT et la FDS ensemble
Utilisez la Fiche technique (TDS) lorsque vous décidez si les propriétés mécaniques et thermiques du matériau correspondent aux exigences de votre pièce.
Utilisez la Fiche de données de sécurité (SDS) lorsque vous déterminez comment utiliser, manipuler et stocker le filament en toute sécurité.
En apprenant à interpréter les normes techniques rapportées dans les deux documents, vous pouvez faire correspondre le comportement d'un filament à votre application, sélectionner les matériaux de manière plus intelligente et prévoir comment les pièces imprimées en 3D se comporteront en service.
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