10 raisons d’utiliser des granulés en impression 3D

Dans l’industrie plastique, le terme « pellets » désigne de petits granulés de formes diverses (petits cylindres ou disques) constitués de polymère ou d’un mélange de polymères. Ils sont utilisés comme matière première pour la fabrication de produits finis en plastique au moyen de différentes technologies, dont la fabrication additive. Le procédé utilisé pour les granulés en impression 3D est l’extrusion du matériau, ce qui implique souvent une comparaison avec l’utilisation de filaments. Aujourd’hui, nous allons voir pourquoi l’utilisation de granulés en impression 3D peut être bénéfique, en analysant les 10 principales raisons pour lesquelles les fabricants et les utilisateurs optent pour cette technologie. Le choix ne dépend pas seulement de la forme du matériau utilisé, mais aussi du type de matériau, des machines utilisées, des applications finales, de la taille des pièces, de la flexibilité et de la vitesse d’impression, ainsi que de l’aspect durable des granulés.

#1 : Un large choix de matériaux

L’une des premières motivations pour adopter l’impression 3D de granulés est la possibilité d’avoir accès à une large gamme de matériaux. Quand on parle de procédé FFF, il existe de nombreux matériaux mais sous la forme de filaments, qui ne répondent pas toujours aux besoins. A l’inverse, le processus de granulation permet de transformer une matière plastique en granulés sans compromettre de manière significative le polymère de départ, comme c’est le cas lors de la création de filaments. Les granulés permettent donc d’utiliser des polymères bruts, des thermoplastiques et même des matériaux composites avec des additifs tels que des fibres de verre ou de carbone. Il est ainsi possible d’expérimenter de nouvelles formulations, d’adapter les propriétés mécaniques, thermiques ou esthétiques du produit fini et d’obtenir des formulations sur mesure. Enfin, les granulés sont également utilisés dans d’autres technologies de production, comme le moulage par injection, ce qui élargit le choix des matériaux disponibles.

#2 : Une plus grande souplesse d’impression

Une autre raison d’envisager l’utilisation de granulés en impression 3D est la possibilité d’utiliser différentes machines, des imprimantes 3D de bureau aux bras robotisés qui créent des pièces de grande taille. L’impression 3D robotisée offre une grande souplesse d’impression car elle peut travailler sur 5 axes et sur de très grandes surfaces, ce qui permet de créer des pièces de moyenne et grande taille pour une grande variété de secteurs : de la construction au design, en passant par les transports et autres. Les granulés sont particulièrement adaptés à l’impression 3D grand format car l’utilisation de grandes quantités de matériaux sous forme de filaments serait économiquement désavantageuse. En outre, l’emploi de granulés permet d’utiliser des extrudeurs d’un diamètre supérieur à 0,8 mm (limite de l’impression 3D avec des filaments), ce qui est idéal pour des impressions plus grandes et plus rapides.

#3 : Réduction des coûts

L’une des principales raisons d’adopter l’impression 3D de granulés est sans aucun doute la réduction des coûts. Étant donné que les filaments sont fabriqués à partir de granulés, on peut imaginer que le coût des granulés par rapport à celui des filaments est beaucoup plus faible (réduction estimée de 65 à 90 % des coûts d’impression par kilo). De plus, comme les granulés sont également utilisés dans d’autres technologies telles que le moulage par injection, cela élargit considérablement le marché et fait baisser les coûts.

L’avantage économique est encore plus évident lorsqu’il s’agit d’imprimer de grandes quantités de matériaux et de grandes pièces dans des délais généralement plus courts que lors de l’impression avec des filaments. Il convient de noter que le coût de l’infrastructure reste élevé, car il s’agit souvent de machines de grande taille. Toutefois, l’impression 3D de granulés permet une certaine flexibilité à cet égard et les petites et moyennes entreprises sont désormais en mesure de construire leurs propres machines à moindre coût.

#4 : Économie circulaire

L’utilisation de granulés en impression 3D soutient l’économie circulaire de plusieurs façons. Tout d’abord, les granulés peuvent être produits à partir de matériaux recyclés, ce qui permet de réduire les déchets plastiques et de les réintroduire dans le cycle de production. Les imprimantes à granulés permettent d’utiliser des plastiques régénérés ou des déchets industriels, ce qui limite le besoin de nouvelles matières premières. En outre, les utilisateurs ont la possibilité de recycler directement les produits imprimés ou les impressions ratées, ce qui rend l’ensemble du processus d’impression plus durable et réduit l’impact sur l’environnement. Cette approche s’aligne parfaitement sur les principes de l’économie circulaire, où la réutilisation des matériaux est essentielle pour réduire les déchets et la consommation d’énergie.

En partenariat avec WASP, Reflow a produit le matériau rPPGF à partir de filets de pêche, recyclés et granulés pour être utilisés en impression 3D. (crédits photo : WASP)

#5 : Vitesse de production plus rapide

La fabrication additive avec des granulés est rapide, principalement en raison de la possibilité d’utiliser des machines avec des diamètres de buse plus grands que ceux utilisés pour l’impression 3D FFF. Cela augmente donc la vitesse d’impression et de production et contribue à réduire les coûts. Cependant, il y a aussi un aspect moins positif à ce point de vue : en augmentant la taille des buses et la vitesse d’impression, les pièces finales perdent en détail et en finesse.

#6 : Risque réduit d’erreurs d’impression

L’impression 3D de granulés réduit le risque d’interruptions et de problèmes d’impression par rapport aux filaments traditionnels en raison de la nature du processus d’extrusion directe. Les granulés sont fondus de manière constante, ce qui évite de devoir changer de matériau en cours de processus, comme c’est le cas avec les bobines de filament. En outre, ce type de polymèren’est pas soumis à la torsion ou à la déformation typique des filaments, ce qui réduit la possibilité de blocages ou de bourrages dans l’extrudeur. La configuration des systèmes d’extrusion de granulés est conçue pour traiter des volumes plus importants et des flux continus de matériaux, ce qui rend le processus d’impression plus fluide et plus fiable. Cela dit, la forme des granulés est cruciale pour l’impression 3D : avant de commencer à imprimer, il est important de s’assurer que les granulés sont compatibles avec l’imprimante 3D utilisée.

#7 : Impression 3D multi-matériaux et multi-couleurs

En lien avec le point sur les matériaux, nous pouvons ajouter parmi les avantages de l’impression 3D de granulés le fait qu’il est possible de mélanger plusieurs matériaux directement dans la tête d’impression de la machine. Bien entendu, il faudra évaluer les températures d’impression et les caractéristiques spécifiques de chaque matériau et choisir l’imprimante la plus adaptée. De plus, il est possible d’introduire des additifs de couleur dans les granulés et de créer des pièces multicolores ou de couleurs différentes en une seule impression. Il est ainsi possible d’obtenir des pièces aux propriétés uniques et hautement personnalisées.

L’utilisation de granulés en impression 3D permet un large choix de matériaux, de couleurs et une plus grande flexibilité d’impression. (crédits photo : Pollen)

#8 : Propriétés des pièces finales

Lorsque l’on travaille avec des granulés, les propriétés finales que l’on peut obtenir sont élevées, car elles conservent les caractéristiques de la matière première. Il n’est pas possible d’obtenir exactement les mêmes résultats avec les filaments, dont le processus de production, ajouté au processus d’impression, rend les propriétés du produit final différentes de celles du matériau de départ. L’utilisation de granulés dans l’impression 3D permet d’obtenir des pièces ayant les mêmes propriétés chimiques et physiques que celles obtenues par moulage par injection.

#9 : Une production simplifiée

Comme nous l’avons vu plus haut, les matériaux sous forme de granulés sont également utilisés dans d’autres technologies de production. Leur utilisation simplifie donc la production car elle permet d’utiliser le même matériau à la fois pour la fabrication additive et pour d’autres processus, tels que le moulage par injection. Ceci est particulièrement avantageux pour les entreprises qui travaillent avec plusieurs technologies et qui peuvent ainsi optimiser la gestion des matières premières, en réduisant les coûts logistiques et en simplifiant l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement. L’utilisation de granulés permet, par exemple, de passer rapidement du prototypage à la production en série. Lors du processus de prototypage, l’utilisation de granulés permet de tester les propriétés d’un matériau avec l’impression 3D, puis de passer rapidement à la production en série avec le moulage par injection.

Le nombre de solutions d’impression 3D de granulés sur le marché augmente, avec des solutions LFAM et des solutions de plus petit format. (crédits photo : Tumaker)

#10 : Un marché en pleine expansion

Il ne fait aucun doute que la technologie est moins répandue que l’impression 3D par extrusion de filament, mais il existe un choix de plus en plus varié de solutions d’impression 3D de granulés sur le marché. Les limites à l’adoption de cette technologie sont principalement le coût élevé des machines, qui sont généralement plus complexes et de grande taille, ou la faible précision des impressions. Les entreprises et les jeunes pousses tentent donc de mettre sur le marché des solutions plus abordables, des granulés créés spécifiquement pour l’impression 3D ou des extrudeurs optimisés qui peuvent être adaptés aux machines déjà détenues par les entreprises.

Avez-vous adopter l’impression 3D de granulés ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !