Imprimantes 3D PEEK et ULTEM 2023 : notre sélection pour matériaux hautes performances
Introduction
Le PEEK, comme l’ULTEM (PEI) et le PEKK, est un polymère de hautes performances qui est capable de conserver ses propriétés mécaniques dans des environnements et conditions extrêmes. Sa température d’utilisation continue peut dépasser 250°C, et il est résistant à presque tous les produits chimiques, à l’exception des acides nitrique et sulfurique. Depuis des décennies, ce thermoplastique à hautes performances est utilisé dans des industries exigeantes comme l’aérospatiale, le pétrole et le gaz, etc.
L’impression 3D de polymères haute performance comme le PEEK est toutefois un défi. Elle nécessite un extrudeur à haute température et une chambre chauffée – entre autres éléments étroitement contrôlés – bien au-delà de ce qu’offrent les imprimantes 3D FFF standard.
Et alors que le marché des imprimantes 3D à haute température pour le PEEK était autrefois une niche avec très peu d’acteurs, aujourd’hui, de nombreux fabricants affirment que leurs imprimantes sont adaptées à l’impression 3D de PEEK et d’ULTEM. Le catalogue d’imprimantes 3D d’Aniwaa répertorie plus de 90 imprimantes 3D haute température !
Mais la présence d’extrudeurs à haute température et d’une chambre chauffée n’est souvent pas suffisant. Ainsi, notre objectif ici est de sélectionner des imprimantes 3D haute température qui sortent du lot, et pas uniquement sur le plan matériel. Nous tenons également compte d’une série de facteurs tels que la maturité du fabricant, les retours et échos de notre réseau, la disponibilité des machines et leur distribution, …
Bien entendu, cela ne signifie pas que ce sont les seules imprimantes 3D capables d’imprimer du PEEK ; mais elles font partie des solutions les plus fiables pour la fabrication additive de polymères haute performance. Pour offrir une vision complète du marché, nous mentionnons toutefois quelques alternatives (imprimantes 3D PEEK médicales, abordables, sur mesure, …) dans des sections séparées.
Nous travaillons avec un grand nombre de distributeurs et de marques dans le monde entier – contactez-nous pour obtenir une recommandation personnalisée en fonction de votre projet et localisation.
Imprimantes 3D haute température 2023 : notre sélection
Le tableau ci-dessous récapitule notre sélection de quelques-unes des meilleures options d’imprimantes 3D pour plastiques de haute performance. L’objectif est de fournir un aperçu rapide et visuel du marché ; il y a bien sûr de nombreux autres facteurs à prendre en compte (certifications, logiciels, service client, …) pour avoir une vision complète de chaque solution et finalement faire le bon choix.
| Marque | Produit | Taille d’impression | Pays | Prix
Prix indicatifs basés sur les données publiques et/ou fournies par nos partenaires. Ces prix peuvent évoluer dans le temps et par région, et excluent les produits et services supplémentaires (installation, formation, accessoires, taxes, …).
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|---|---|---|---|---|---|
| INTAMSYS
Ce fabricant est un partenaire vérifié de notre réseau.
| FUNMAT PRO 410 | 305 × 305 × 406 mm | Chine | 25 000 € | Devis |
| Apium | P220 | 205 × 155 × 150 mm | Allemagne | 25 000 € | Devis |
| 3DGence
Ce fabricant est un partenaire certifié de notre réseau.
| INDUSTRY F421 | 380 × 380 × 420 mm | Pologne | 50 000 € | Devis |
| miniFactory
Informations produits validées par le fabricant.
| Ultra | 330 × 180 × 180 mm | Finlande | 65 000 € | Devis |
| 3ntr | Spectral 30 | 300 × 300 × 300 mm | Italie | 103 553 € | Devis |
| Stratasys | Fortus 450mc | 406 × 355 × 406 mm | – | 116 000 € | Devis |
| INTAMSYS
Ce fabricant est un partenaire vérifié de notre réseau.
| FUNMAT PRO 610HT | 610 × 508 × 508 mm | Chine | sur demande | Devis |
| Roboze | ARGO 500 | 500 × 500 × 500 mm | Italie | sur demande | Devis |
Remarque : il existe plus de 90 imprimantes supposément capables d’imprimer du PEEK et d’autres matériaux haute performance. Voici une liste restreinte de ce que nous pensons être les meilleures imprimantes 3D PEEK du marché.
Les produits sont classés par ordre de prix croissant.
| Marque | Produit | Taille d’impression | Volume d’impression | Extrudeur temp. | Plateau temp. | Chambre temp. | Pays | Prix
Prix indicatifs basés sur les données publiques et/ou fournies par nos partenaires. Ces prix peuvent évoluer dans le temps et par région, et excluent les produits et services supplémentaires (installation, formation, accessoires, taxes, …).
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| INTAMSYS
Ce fabricant est un partenaire vérifié de notre réseau.
| FUNMAT PRO 410 | 305 × 305 × 406 mm | 37.77 L | 500°C | 160°C | 90°C | Chine | 25 000 € | Obtenir un devis |
| Apium | P220 | 205 × 155 × 150 mm | 4.77 L | 540°C | 160°C | 180°C | Allemagne | 25 000 € | Obtenir un devis |
| 3DGence
Ce fabricant est un partenaire certifié de notre réseau.
| INDUSTRY F421 | 380 × 380 × 420 mm | 60.65 L | 500°C | 180°C | 195°C | Pologne | 50 000 € | Obtenir un devis |
| miniFactory
Informations produits validées par le fabricant.
| Ultra | 330 × 180 × 180 mm | 10.69 L | 480°C | 250°C | 250°C | Finlande | 65 000 € | Obtenir un devis |
| 3ntr | Spectral 30 | 300 × 300 × 300 mm | 27 L | 500°C | 300°C | 250°C | Italie | 103 553 € | Obtenir un devis |
| Stratasys | Fortus 450mc | 406 × 355 × 406 mm | 58.52 L | 450°C | 350°C | 350°C | – | 116 000 € | Obtenir un devis |
| INTAMSYS
Ce fabricant est un partenaire vérifié de notre réseau.
| FUNMAT PRO 610HT | 610 × 508 × 508 mm | 157.42 L | 500°C | – | 300°C | Chine | sur demande | Obtenir un devis |
| Roboze | ARGO 500 | 500 × 500 × 500 mm | 125 L | 550°C | – | 180°C | Italie | sur demande | Obtenir un devis |
Un aperçu de notre sélection d’imprimantes 3D PEEK 2023
Dans cette section, nous donnons un peu plus de contexte et d’informations sur chaque imprimante 3D haute température de notre sélection.
INTAMSYS produit des imprimantes 3D haute température depuis plusieurs années. La FUNMAT PRO 410 est l’une des solutions les plus abordables de la société avec la FUNMAT HT.
Cette solution d’entrée de gamme pour l’impression 3D de polymères à hautes performances en polymère se caractérise par un grand volume de construction, un double extrudeur et une mise à niveau semi-automatique du lit.
Cette imprimante 3D allemande offre un volume de construction plus petit que d’autres sur notre liste, mais son système de chauffage adaptatif est une caractéristique peu commune, essentielle pour respecter des tolérances très strictes.
La répétabilité est définitivement l’un des principaux avantages de la Apium P220, et en fait l’une des meilleures imprimantes 3D PEEK du marché.
La 3DGence Industry F421 est une version agrandie et améliorée de l’Industry F340, une imprimante 3D PEEK qui a longtemps figuré dans notre classement d’imprimantes 3D haute température.
Elle est capable d’atteindre des températures encore plus élevées que la F340, et est désormais dotée d’une chambre à filament pouvant stocker jusqu’à 4 bobines à une température de 50°C.
Associée au système de surveillance AARNI de miniFactory, la Ultra produit des pièces certifiées. La certification est un facteur important dans de nombreuses industries.
L’imprimante est également équipée d’un système de recuisson, permettant d’augmenter la qualité et la stabilité dimensionnelle des pièces produites. Sa chambre à filament prépare les matériaux pour impression en les chauffant à 120°C.
Ce fabricant italien produit des imprimantes 3D haute température depuis plusieurs années, mais la Spectral 30 est leur premier modèle à être officiellement dédié au PEEK et au PEI.
Avec ses quatre extrudeurs à 500°C, son plateau d’impression à 300°C, une chambre d’impression chauffée à 250°C, et un compartiment à filament chauffant à 110°C, la Spectral 30 est difficilement égalable.
Stratasys produit quelques-unes des meilleures imprimantes professionnelles et industrielles sur le marché. Alors que leurs systèmes étaient auparavant limités aux matériaux de marque Stratasys, ils sont désormais (2ème moitié de 2022) compatibles avec les matériaux d’autres marques validés par Stratasys. Les matériaux n’ayant pas été validés par Stratasys peuvent également être utilisés, moyennant un abonnement annuel à la licence Open Material.
Le choix de matériaux pour la Fortus 450mc comprend l’ULTEM 1010 et l’ULTEM 9085, ainsi qu’une gamme de filaments à base d’ABS, PC, ST et PA. Stratasys présente la Fortus 450mc comme une machine fiable ne nécessitant pas de compétences ou connaissances particulières autour de l’impression 3D.
La INTAMSYS FUNMAT PRO 610HT est une imprimante 3D PEEK grand volume produite par INTAMSYS, un fabricant basé en Chine. L’entreprise est dotée d’un réseau de revendeurs mondial et possède des bureaux régionaux à Stuttgart en Allemagne et à Minneapolis aux États-Unis.
INTAMSYS se dédie à produire des imprimantes 3D haute température conçues pour imprimer des matériaux haute performance. Ces matériaux incluent notamment le PEEK, le PEI ou encore le PEKK. La FUNMAT PRO 610HT est également compatible avec les matériaux composites tels que des filaments chargés en fibre de verre ou de carbone. Par ailleurs, toutes les solutions INTAMSYS sont compatibles à la fois avec les matériaux propriétaires INTAM™ (avec des profils de paramètres prédéfinis et optimisés) et avec les matériaux d’autres fabricants.
Ce type d’imprimante 3D est idéale pour les secteurs ayant besoin de prototypes ou pièces résistantes et légères.
La Roboze ARGO 500 est une solution de qualité industrielle de Roboze, un fabricant italien qui se consacre au secteur de l’impression 3D haute température depuis 2014. Niveau taille et prix, la ARGO 500 se situe entre la plus petite ARGO 350 et la plus imposante ARGO 1000.
Cette imprimante 3D haute température de Roboze contrôle, analyse et stocke toutes les informations et tous les paramètres de chaque impression dans son ordinateur industriel B&R embarqué. Cela signifie que chaque pièce peut être certifiée.
Il existe d’autres marques fabricant des imprimantes 3D PEEK et PEI de qualité. Nous ne les avons cependant pas incluses dans notre sélection pour diverses raisons (e.g. produit pas encore disponible, réseau de distribution limité, caractéristiques relativement éloignées du reste des imprimantes de la liste, etc.).
Conseil : utilisez notre catalogue d’imprimantes 3D pour consulter la liste complète des imprimantes 3D pour polymères à hautes performances !
Alternatives pour besoins spécifiques
Si les imprimantes 3D haute température de notre sélection sont d’excellentes options pour la plupart des applications, certains cas d’utilisation nécessitent des solutions plus spécifiques. Voici quelques exemples.
Impression 3D PEEK médicale
Le PEEK est un excellent candidat pour les applications médicales. Il est notamment utilisé pour les implants médicaux, car le PEEK est biocompatible et très résistant. Avec des matériaux certifiés et des imprimantes certifiées, il est possible de produire des pièces médicales certifiées.
Un autre avantage notable est que les implants en PEEK, contrairement aux implants en métal, n’interfèrent pas avec les machines à scanner (IRM, CT, rayons X, …).
Les trois principales marques d’imprimantes 3D PEEK médicales sont Apium, VeraShape et Kumovis :
Imprimantes 3D PEEK abordables
Si vous disposez d’un budget plus modeste mais que vous êtes prêt à consacrer plus de temps aux réglages et aux ajustements, il existe des options plus abordables telles que :
Les prix des imprimantes PEEK abordables peuvent commencer à partir d’environ 5 000 €. Elles sont techniquement capables d’imprimer du PEEK, mais sont plus adaptées aux matériaux d’ingénierie moins complexes.
Imprimantes 3D haute température sur mesure
Certaines marques comme Tobeca, Qualup (SpiderBot) ou Hyrel 3D sont peu répandues mais offrent des solutions sur mesure intéressantes.
Leurs imprimantes 3D PEI/PEEK personnalisées peuvent s’adapter aux applications de recherche et développement, ou tout simplement aux cas où des tailles et composants spécifiques sont requis.
Pièces PEEK/PEI grand volume
Le « warping » est souvent un obstacle lorsque l’on imprime de grandes pièces en 3D. Ainsi, le risque est doublé lors de l’impression 3D de grandes pièces avec un thermoplastique aussi difficile que le PEEK.
Cela dit, certains fabricants spécialisés dans l’impression 3D grand format disent pouvoir imprimer du PEEK (e.g. Cincinnati, BigRep, CEAD, Cosine Additive, etc.).
Nous connaissons le marché des imprimantes PEEK sur le bout des doigts. Contactez-nous dès maintenant pour gagner du temps et recevoir des conseils d’experts adaptés à vos besoins et à votre budget.
Principales caractéristiques et propriétés du PEEK
Avantages du PEEK
Le PEEK est un thermoplastique semi-cristallin indéformable. Il peut tolérer des changements importants de température, d’humidité et d’autres conditions.
Voici quelques-uns des principaux avantages du PEEK :
- Température d’utilisation continue allant jusqu’à 250°C-260°C
- Faible inflammabilité et faibles niveaux d’émissions toxiques lors de la combustion
- Résistance mécanique élevée
- Faible absorption d’humidité ; résistant à l’eau et à la vapeur (donc stérilisable)
- Résistance à la plupart des produits chimiques
- Biocompatibilité
- Poids léger
Inconvénients du PEEK
Ce matériau présente également quelques limites :
- Complexe à imprimer en 3D
- Coût élevé
- Faible résistance aux chocs
- Non résistant aux UV
Matériaux alternatifs de haute performance
Le PEEK n’est pas le matériau universel par excellence. Dans de nombreux cas, d’autres matériaux techniques ou des matériaux remplis de fibres (matériaux composites) peuvent remplacer le PEEK. En voici quelques exemples.
PEKK (Poly Ether Ketone Ketone) : une bonne alternative au PEEK
Le PEKK et le PEEK font tous deux partie de la même famille de polymères appelée PAEK (Poly Aryl Ether Ketone). Ils présentent des propriétés similaires en termes de solidité, de résistance chimique, etc. Toutefois, le PEKK peut être plus facile à imprimer en 3D que le PEEK.
Les fabricants de filaments ont la possibilité de modifier son point de fusion, ce qui nécessite généralement des températures plus basses. Le PEKK peut également avoir une température de transition vitreuse (Tg) légèrement supérieure à celle du PEEK.
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PEEK vs. ULTEM (PEI)
Le PEEK et l’ULTEM® (PEI) sont assez similaires, mais ont leurs différences :
- Lecoût: ULTEM® est plus rentable que le PEEK.
- Résistance à l’impact: Le PEI a une résistance à l’impact inférieure à celle du PEEK.
- Résistance à la traction: Le PEEK a une résistance à la traction supérieure à celle du PEI.
- Certifications: ULTEM® (en particulier le mélange ULTEM® 9085) a reçu de nombreuses certifications aérospatiales et est plus facile à imprimer en 3D.
- Résistance à la température: Le PEEK présente une résistance à la température plus élevée que le PEI.
- Imprimabilité: ULTEM® est généralement plus facile à imprimer en 3D que le PEEK.
Quelle est la différence entre PEI et ULTEM ?
ULTEM® est en fait une famille de produits PEI qui a été brevetée et développée par General Electric dans les années 1980. SABIC, une entreprise basée en Arabie saoudite, a racheté la division plastique de GE plusieurs décennies plus tard et fabrique désormais l’ULTEM® sous forme de résines ou de mousse. les fournisseurs de matériaux d’impression 3D le transforment ensuite en granulés, filaments, etc.
Renforcement par fibres continues
Il est également possible de renforcer des pièces en PEEK ou PEKK avec un brin continu de fibre de carbone. Cela permet de bénéficier des hautes performances du matériau (par exemple, la résistance chimique) tout en apportant une augmentation drastique de la force de la pièce.
Renforcement par fibres coupées (matériaux « chargés »)
Il existe un certain nombre d’options de matériaux « chargés ». Un matériau chargé est un matériau qui a été renforcé avec, par exemple, des fibres coupées telles que la fibre de carbone ou la fibre de verre. Ces matériaux sont considérés comme des composites et peuvent être de bonnes alternatives dans certains cas (en savoir plus sur les composites ici).
Parmi les exemples courants de matériaux chargés, citons le PEEK-CF (un PEEK renforcé par des fibres de carbone) et le PA-CF (un Nylon renforcé par des fibres de carbone).
Principales exigences pour l’impression 3D de polymères haute performance PEEK et PEI
Extrudeur haute température
Le point de fusion des matériaux PEEK est de 343°C. Cela signifie que l’extrudeur doit être capable d’atteindre cette température ou plus. L’extrudeur doit également être entièrement métallique et résister à l’abrasion, notamment pour les matériaux chargés en fibres.
Lit d’impression chauffé
Pour imprimer les polymères haute performance, un lit chauffé est obligatoire, et il doit pouvoir atteindre des températures de 120°C au minimum. Cela permet de garantir une adhésion correcte et la qualité globale de l’impression 3D.
Chambre fermée et chauffée
Le PEEK est très sensible au rétrécissement et à la déformation (parfois appelée warping ou gauchissement). Idéalement (et c’est particulièrement important pour les pièces de grande taille), la température de la chambre doit pouvoir atteindre ou dépasser 143°C, soit la température de transition vitreuse (Tg) du PEEK.
L’équipe de Vision Miner explique très bien les chambres chauffées dans la vidéo ci-dessous (anglais) :
Il est extrêmement important de maîtriser ces températures et de les maintenir constantes, car les fluctuations peuvent facilement affecter la qualité de l’impression. Cependant, ce ne sont pas les seules conditions pour imprimer des pièces en PEEK de haute qualité ; le post-traitement joue également un rôle majeur.
Pour que le PEEK se cristallise le mieux possible – et donc pour que les pièces imprimées soient aussi solides et stables que possible – le matériau doit être refroidi progressivement.
Contrairement aux pièces en PLA, qui peuvent être retirées du plateau presque dès qu’elles sont imprimées, il faut attendre plusieurs heures pour que la température d’une pièce en PEEK ou en ULTEM descende à la température ambiante. Cela permet de ne pas perturber le processus de cristallisation du matériau.
Certaines imprimantes PEEK permettent un contrôle précis de la vitesse de refroidissement de la chambre.
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Applications de l’impression 3D de polymères haute performance
L’impression 3D en PEEK et ULTEM® est surtout utile aux fabricants qui ont besoin de prototypes et/ou de pièces finales solides, capables de résister à des conditions extrêmes, dans une variété d’industries.
Certains fabricants présentent même l’impression 3D en PEEK comme une alternative à l’impression 3D de pièces métalliques.
Aérospatiale, automobile et militaire
En raison de leur légèreté et de leur résistance, les pièces finies imprimées en 3D avec du PEEK et de l’ULTEM® sont donc de plus en plus utilisées dans les industries aéronautique, automobile et militaire.
Le matériau ULTEM® est en fait utilisé dans l’industrie aérospatiale depuis des décennies et est largement certifié pour les applications connexes (par exemple, les intérieurs d’avion).
Pétrole et gaz
Grâce à la résistance chimique et à l’imperméabilité du PEEK, les producteurs de matériel gazier et pétrolier peuvent l’utiliser pour imprimer en 3D des valves ou d’autres pièces.
Implants médicaux
Le PEEK et le PEI sont biocompatibles, et peuvent donc être utilisés pour les implants ou d’autres utilisations médicales.
Semi-conducteurs
Grâce à l’intégrité électrique du PEEK, il est possible d’imprimer en 3D des circuits imprimés flexibles, ainsi que des isolants pour fils et câbles électriques.
Coût de l’impression 3D en PEEK et ULTEM (PEI)
Prix des imprimantes 3D en PEEK et des imprimantes 3D en ULTEM
La plupart des imprimantes 3D prêtes à l’emploi en PEEK sont disponibles à des prix allant de 25 000 à 150 000 dollars, et peuvent même atteindre 250 000 dollars. Cela peut sembler un prix élevé, mais ces systèmes de fabrication additive professionnels sont dotés d’une technologie spécifique difficile à intégrer dans une machine.
Cependant, il existe des imprimantes 3D en PEEK à moins de 10 000 $.
Prix des filaments PEEK et ULTEM
Prix du filament PEEK
Le matériau polyétheréthercétone (PEEK) est l’un des plastiques les plus chers du marché : son prix peut varier entre 400 et 700 dollars par kilo environ.
Prix du filament ULTEM
Le PEI, ou ULTEM®, est une alternative moins chère au matériau PEEK haute performance. Son prix au kilo peut varier de 150 $ à environ 280 $.
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FAQ
L’ULTEM®, une marque de PEI (Polyetherimide) est un type de thermoplastique d’ingénierie utilisé pour des applications professionnelles et industrielles.
Les professionnels et industriels utilisent le PEI et le PEEK pour produire des pièces ou prototypes de haute performance très résistantes.
PEEK est l’acronyme de Polyetheretherketone. C’est un matériau très résistant, notamment aux produits chimiques, aux températures extrêmes, etc.
