Les caractéristiques du PEI/ULTEM® en impression 3D

Ces dernières années, l’utilisation de thermoplastiques haute performance a pris une importance croissante dans l’industrie de l’impression 3D, la technologie s’éloignant progressivement du prototypage rapide vers la production de pièces finies. En conséquence, les exigences en matière de matériaux d’impression 3D ont augmenté et les thermoplastiques haute performance sont de plus en plus répandus. Leurs propriétés en font une alternative économique à certains métaux et sont prisés par de nombreux secteurs comme l’aérospatiale et le médical. Au sein de cette famille, on retrouve les Polyaryléthercétone (PAEK) qui peuvent supporter des températures élevées et que vous connaissez peut-être avec le PEEK et le PEKK. Il existe une alternative beaucoup moins chère, le polyétherimide (PEI), un matériau amorphe plus connu sous son nom commercial ULTEM®. Disponible sous forme de filament compatible avec des machines FDM, il est compatible sur certaines machines, notamment celles de Stratasys. Revenons ensemble sur les caractéristiques principales de l’ULTEM.

Le PEI a été développé dans les années 1980 par Joseph G. Wirth et a été commercialisé par la division Plastiques de General Electric sous le nom ULTEM. En 2007, la société cède son activité plastiques à Saudi Basic Industries Corporation (SABIC) qui récupère ainsi le brevet associé. Bien que l’ULTEM® ait convaincu de nombreux industriels grâce à ses propriétés mécaniques, il n’est devenu adapté à la production de masse qu’avec l’avènement des imprimantes hautes performances FDM/FFF. L’extrudeur de celles-ci doit être capable de monter à 350°C pour faire fondre le thermoplastique.

Crédits photo : GEWO3D

Les principales caractéristiques de l’ULTEM

La gestion de la température est donc primordiale quand il s’agit d’imprimer de l’ULTEM®. Celle de la chambre doit être maintenue en permanence, sinon des irrégularités peuvent apparaître et l’adhésion des différentes couches peut en souffrir.  La température du PEI se situant entre 345 et 400° C, il vous faudra un extrudeur capable de monter à ces niveaux-là.

Le PEI est réputé pour sa stabilité dimensionnelle et sa résistance au fluage. SABIC propose aujourd’hui deux résines différentes, l’ULTEM® 9085 et l’ULTEM® 1010. Concernant la première, elle est intrinsèquement ignifuge et présente de très bons résultats aux tests FST (Flame, Smoke, Toxicity) : elle présente une résistance élevée aux flammes, un faible dégagement de fumée et une faible toxicité. Le matériau présente également un rapport poids/résistance élevé, pouvant même remplacer certains métaux grâce à ses propriétés mécaniques. Enfin, elle supporte bien les fluides automobiles, hydrocarbures, alcools et solutions aqueuses. La résine ULTEM® 1010 présente quant à elle une haute résistance à la traction, affichant une grande solidité et durabilité. Elle est biocompatible et certifiée NSF 51 pour le contact alimentaire. Elle peut également résister à la stérilisation à la vapeur.

Une pièce imprimée en 3D utilisée sur un lanceur spatial (crédits photo : Stratasys)

Si on le compare au PEEK, sachez que le PEI est moins cher – il faut compter 150 euros pour un kilo contre au moins 300 euros pour la même quantité de PEEK. C’est un matériau qui a l’avantage d’être certifié pour un certain nombre d’applications aérospatiales, répondant à des exigences très normées. Toutefois, le PEI présentera une plus faible résistance à l’impact et à la température.

Applications du PEI

Vous l’aurez compris, le PEI est très employé dans l’aérospatiale, particulièrement l’ULTEM® 9085 de par les caractéristiques évoquées ci-dessus. C’est également un matériau de choix dans l’automobile, le médical et le secteur alimentaire, plus particulièrement dans la conception d’ustensiles de cuisine. Ce thermoplastique est aussi très employé dans l’outillage que ce soit pour concevoir des moules, des gabarits ou fixations diverses. L’entreprise Bombardier par exemple a recours à ce matériau pour fabriquer ses outils sur-mesure, personnaliser des composants sur ses chaînes de production mais aussi pour produire des pièces finies pour ses trains.

Enfin, côté fabricants, SABIC est aujourd’hui le seul à fournir la matière brute, sous forme de résine ou de mousse. L’entreprise fabrique ses propres filaments pour la fabrication additive : historiquement, ils n’étaient compatibles qu’avec la gamme de machines de Stratasys mais depuis quelques années, SABIC a noué d’autres partenariats comme avec Roboze qui peut imprimer le filament ULTEM™ AM9085F. Certains fabricants proposent leurs propres filaments comme KIMYA, 3DXTech ou 3D4Makers.

SABIC a développé un support d’impression 3D pour l’ULTEM

Enfin, sachez que si vous envisagez d’imprimer avec de l’ULTEM®, le fabricant SABIAC a lancé un filament de support détachable, l’AMS31F, plus facile à retirer que les autres matériaux de support qui nécessitent souvent d’être réchauffés. Ainsi, la pièce peut conserver toutes ses propriétés mécaniques et l’utilisateur gagne un précieux temps.

Utilisez-vous l’ULTEM comme matériau d’impression 3D ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !