Les matériaux plastiques ignifuges et retardateurs de flamme pour la fabrication additive

Nous avons déjà abordé les différents matériaux ignifuges et retardateurs de flamme disponibles sur le marché de l’impression 3D, qui se déclinent sous diverses formes telles que les filaments, les résines ou les poudres. Conçus pour limiter ou empêcher la propagation des flammes, ces matériaux sont largement utilisés dans les secteurs à haut risque d’incendie ou soumis à des réglementations strictes en matière de sécurité. Aujourd’hui, l’offre de matériaux ignifuges adaptés à l’impression 3D ne cesse de s’élargir, avec des solutions toujours plus innovantes. Dans cet article, nous nous concentrerons spécifiquement sur les plastiques. Quelles sont leurs propriétés ? Quels bénéfices offrent-ils lorsqu’ils sont associés à l’impression 3D ? Et quelles sont leurs applications potentielles ? C’est ce que nous allons explorer en détail !

Propriétés des matériaux ignifuges et retardateurs de flamme utilisés dans l’impression 3D

Avant tout, il est important de distinguer les matériaux ignifuges des retardateurs de flamme, car bien que la différence soit subtile, elle existe bel et bien. Les matériaux ignifuges possèdent une résistance permanente au feu, soit grâce à leurs propriétés intrinsèques, soit en raison de leur mode de fabrication. À l’inverse, les retardateurs de flamme doivent leur capacité à ralentir la propagation du feu à des traitements chimiques spécifiques. Certains sont autoextinguibles, mais leur efficacité dépend du revêtement appliqué. Dans les deux cas, ces matériaux présentent des caractéristiques communes : ils sont peu inflammables, émettent peu de fumée et de gaz toxiques et offrent une combustion maîtrisée ou réduite lorsqu’ils sont exposés aux flammes.

En fabrication additive, ces deux types de matériaux sont largement utilisés sous forme de résines, de filaments ou de poudres polymères. Leur résistance aux flammes est évaluée et certifiée à l’aide de tests spécifiques. Parmi eux, la norme UL94, développée par Underwriters Laboratories, est une référence internationale pour classifier le comportement des plastiques face au feu. Cette norme évalue la réaction des matériaux selon plusieurs critères, notamment la combustion horizontale, qui mesure la vitesse de propagation des flammes en position horizontale, et la combustion verticale, qui définit trois niveaux de certification : V-2, V-1 et V-0, ce dernier étant le plus performant. Un matériau certifié UL94 V-0 s’arrête de brûler en moins de 10 secondes sans produire de gouttes enflammées, une exigence que remplissent de nombreux matériaux ignifuges et retardateurs de flamme dédiés à l’impression 3D.

Par ailleurs, pour les matériaux spécifiquement utilisés dans le secteur de l’aviation, une autre certification est délivrée par l’Administration fédérale de l’aviation (FAA). Il s’agit de la norme FAR 25.853, qui définit des tests de résistance au feu afin de garantir que les matériaux employés dans les avions respectent des critères de performance stricts lorsqu’ils sont exposés à la chaleur ou aux flammes.

Les matériaux ignifuges et retardateurs de flamme peuvent être exploités en impression 3D à travers diverses technologies, allant du FDM aux procédés de polymérisation de résine, en passant par les technologies de fusion de poudres polymères. Associés à la fabrication additive, ces matériaux offrent un large éventail d’applications. L’un des principaux atouts de l’impression 3D réside dans son contrôle précis des matériaux et de la température, ce qui permet, pour certaines technologies, d’adapter et de modifier leurs propriétés intrinsèques au cours du processus de fabrication. Par exemple, il est possible de créer des matériaux composites directement lors de l’impression, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles possibilités et applications. De plus, l’impression 3D permet de concevoir des pièces aux géométries complexes, souvent impossibles à réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles. Ces avantages renforcent l’adoption croissante de la fabrication additive pour les matériaux ignifuges et retardateurs de flamme dans de nombreux secteurs industriels.

Les applications

Comme évoqué précédemment, les matériaux ignifuges et retardateurs de flamme trouvent des applications variées, principalement dans les secteurs à haut risque d’incendie, tels que l’aérospatiale, l’industrie pétrolière et gazière, ainsi que l’automobile. Des matériaux haute performance, comme l’ULTEM 9085 certifié V-0, sont notamment utilisés en impression 3D pour fabriquer des composants d’intérieurs d’avions, tels que des panneaux ou des éléments de systèmes de ventilation. Grâce à leur combinaison de résistance mécanique et de protection contre le feu, ces matériaux sont également employés dans l’automobile et les transports, par exemple pour la production additive de pièces intérieures de wagons de train ou de composants de carrosserie.

D’autres matériaux, comme les résines – à l’image de la Cubicure Evolution FR (certifiée UL94 V0) – sont également utilisés en impression 3D dans l’industrie électronique. Ils permettent la fabrication de petites pièces détaillées conçues pour limiter la propagation des flammes en cas de court-circuit ou d’incendie. Ces matériaux trouvent également leur place dans des secteurs où le respect de normes de sécurité strictes et de réglementations anti-incendie est essentiel. Par exemple, dans le domaine de la construction, l’impression 3D peut être utilisée pour produire des plafonds, des portes ou des revêtements ignifuges. De même, dans le secteur médical, certains équipements et dispositifs sont fabriqués à partir de matériaux ignifuges afin de répondre aux exigences de sécurité les plus élevées.

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*Crédits photo de couverture : Formlabs