Les composants fabriqués en photopolymères deviennent fragiles et jaunissent sous l'influence de la lumière UV. C'est le cas tant pour les pièces imprimées en 3D que pour celles fabriquées de manière conventionnelle. Découvrez les facteurs qui affectent la durabilité des pièces fabriquées à partir des technologies SLA et DLP et les solutions disponibles en fabrication additive pour éviter ces inconvénients.
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Les photopolymères sont des matières plastiques qui se modifient sous l'influence de la lumière UV. Si les photopolymères sont consciemment ou inconsciemment exposés à la lumière, les groupes moléculaires photosensibles qu'ils contiennent sont excités et modifient leurs propriétés. Ainsi, des composants autrefois cristallins peuvent jaunir ou se fragiliser avec le temps. Si les photopolymères contiennent des groupes dits chromophores, une contraction mécanique (rétrécissement) du matériau peut également se produire.
Les photopolymères utilisés dans l'impression 3D durcissent sous l'influence de la lumière - un processus tout à fait souhaitable et techniquement utile, sans lequel certains procédés d'impression ne seraient pas possibles. D'autre part, les plastiques continuent à durcir même après la fin de l'impression lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Dans cet article, nous abordons les propriétés des photopolymères dans l'impression 3D, qui sont utilisés dans les technologies de stéréolithographie SLA et de traitement numérique de la lumière DLP. Comment augmenter la longévité des composants imprimés et quelles sont les solutions techniques disponibles pour éviter le jaunissement et la fragilité ?
Différents facteurs font que les composants fabriqués à partir de photopolymères deviennent cassants ou jaunes :
Si une pièce est fragile, les propriétés mécaniques de la pièce sont affectées négativement. Elle ne répond que partiellement, voire plus du tout, aux exigences. Une pièce jaunie est un défaut purement visuel. Le jaunissement est causé, entre autres, par :
Malheureusement, il n'est pas possible de fournir des composants photopolymères avec une date de péremption. La durée pendant laquelle une pièce imprimée reste dans son état d'origine dépend toujours du type et de l'intensité des sources de lumière auxquelles elle est exposée en cours d'utilisation. La combinaison de l'exposition à la lumière et de la chaleur est un facteur critique qui peut entraîner un jaunissement et une fragilisation prématurés. Bien que les composants photopolymères ne soient pas sensibles à la chaleur en soi, les pièces ne doivent pas être exposées à des températures élevées et à la lumière en même temps.
Cependant, les matériaux modernes sont devenus beaucoup moins sensibles. Dans le passé, les photopolymères réagissaient à un spectre lumineux extrêmement large. Il suffisait alors de placer une pièce sur le PC et de l'exposer à la lumière du soleil pour provoquer une réaction. Un exemple bien connu de cette réactivité est celui des anciens boîtiers de PC ou des consoles, qui sont passés de leur couleur grise à une couleur jaune sale après un temps relativement court. Les nouveaux photopolymères, en revanche, sont excitables dans un spectre plus court de quelques nanomètres seulement. Ainsi, le risque que la source lumineuse se trouve exactement dans le spectre sensible est beaucoup plus faible.
Les nouveaux matériaux sont nettement plus stables à long terme, mais ils sont aussi plus exigeants pour l'imprimante 3D. En effet, celle-ci doit atteindre la fréquence exacte requise dans le processus d'impression pour que l'impression puisse être menée à bien.
Un moyen courant et très efficace d'augmenter la longévité des composants imprimés consiste à utiliser un vernis de protection UV. Le vernis de protection UV absorbe ou reflète les rayons UV et protège le matériau afin qu'il ne se décolore pas, ne jaunisse pas et ne devienne pas cassant. Cependant, la finition des composants imprimés en 3D avec un vernis UV n'est qu'une option pour prolonger la durabilité du matériau utilisé.
Si les composants imprimés en 3D doivent être conçus pour être extrêmement résistants aux UV et très durables, nous recommandons vivement l'utilisation d'ASA (acrylonitrile styrène acrylate). L'ASA est traité par la technologie FDM.
L'ASA est un élastomère acrylique extrêmement résistant aux chocs qui possède des propriétés matérielles similaires à celles des plastiques ABS. Toutefois, l'ASA est considéré comme résistant aux intempéries, ce qui lui a valu le surnom d'"ABS pour l'extérieur". L'ASA est le matériau de choix lorsqu'il s'agit de composants de machines ou de prototypes qui seront utilisés à l'extérieur ou sous une exposition accrue aux UV à l'intérieur.
En fabrication additive, l'ASA impose des exigences élevées au processus d'impression. Le matériau est très sensible aux changements brusques de température et doit être traité dans des espaces de construction fermés. En outre, la distance correcte entre le lit d'impression et la buse est cruciale pour que des composants de haute qualité puissent être fabriqués à partir du matériau stable aux UV.
La question de la résistance aux UV se pose pour tous les plastiques, indépendamment du procédé d'impression. Même si certains matériaux, par exemple le PA12, ne font que jaunir avec le temps et ne se désintègrent pas, une déviation de couleur ultérieure est au moins gênante, mais parfois aussi perturbante sur le plan fonctionnel. On pense ici en particulier aux composants transparents. Il en va de même pour la fragilisation, qui peut conduire à une réduction drastique de la durée de vie, notamment pour les modèles fonctionnels.
Si vous avez des exigences particulières concernant la résistance aux UV des composants, vous devez saisir une "demande individuelle" sur la plateforme. Il est important de fournir une description exacte des influences météorologiques auxquelles le composant est exposé. Nous pourrons ainsi vous recommander le matériau idéal ou, le cas échéant, des matériaux qui ne sont pas disponibles dans le configurateur.
Image : demande individuelle dans un magasin Jellypipe
Les photopolymères sont des plastiques qui changent sous l'influence de la lumière UV et qui sont durcis par la lumière. Ils sont utilisés dans l'impression 3D pour produire une grande variété de composants, avec les technologies SLA et DLP. Cependant, des problèmes tels que la fragilisation et le jaunissement peuvent survenir si les matériaux sont exposés trop longtemps ou trop fortement à la lumière. Les raisons peuvent être une polymérisation incomplète, un durcissement excessif, un post-traitement inadéquat ou un temps trop long sous l'influence de la lumière. Le jaunissement peut être causé par la photodégradation et l'oxydation.
Des solutions techniques existent pour augmenter la longévité des composants imprimés et les rendre résistants aux UV. En outre, un matériau résistant aux UV est disponible sous la forme d'ASA.
N'hésitez pas à nous contacter pour connaître nos possibilités. Nous nous réjouissons de pouvoir réaliser votre projet prochainement.
Votre équipe Jellypipe
