13 imprimantes 3D PEEK, ULTEM®, PEI et autres matériaux haute performance

Quelles sont les meilleures imprimantes 3D PEEK et ULTEM® ?

Le PEEK et l’ULTEM® (PEI) sont des matériaux exotiques haute performance, plus solides et plus résistants que d’autres thermoplastiques. Leurs caractéristiques les rendent de plus en plus populaires auprès du domaine de l’ingénierie, entre autres. Ces matériaux solides sont dérivés du PAEK (polyaryléthercétone), un thermoplastique semi-cristallin. Pour imprimer en 3D ce type de matériau haute performance, il faut recourir à une imprimante 3D PEEK ou PEI. De grands pouvoirs impliquent en effet de grandes responsabilités : les filaments PEEK et ULTEM® nécessitent des conditions d’impression 3D spécifiques, telles qu’un environnement fermé et chauffé, ainsi qu’un extrudeur haute température capable d’atteindre au moins 350 °C. De plus, ces matériaux sont chers en comparaison avec d’autres thermoplastiques comme le PLA ou l’ABS. Néanmoins, imprimer en 3D avec des thermoplastiques haute performance comme le PEEK et le PEI (ULTEM®) permettent aux fabricants de :

  • Réduire le temps et les coûts de production
  • Produire des pièces légères mais résistantes
  • Avoir plus de flexibilité dans la conception des modèles

En raison de l’existence de certains brevets, il y a peu d’imprimantes 3D capables d’imprimer en 3D avec du PEEK ou de l’ULTEM®. Nous avons donc élaboré une sélection exhaustive des imprimantes 3D PEEK pour ce marché de niche.

Les imprimantes 3D PEEK et PEI en 2018

Imprimantes 3DPrix (en EUR)Volume d'impression (en mm)Temp. max. extrudeur Temp. max. lit d'impression Temp. max. chambre d'impression 3DPays
3DGence INDUSTRY F34020K - 35K €260 x 300 x 340500 °C160 °C80 °CPologne
AON 3D AON-M217K €454 x 454 x 640470 °C170 °C120 °CCanada
Apium P15510K - 50K €145 x 135 x 148520 °C160 °C-Allemagne
I3D innovation Multi1000H50K - 100K €1030 x 1030 x 1030480 °C-200 °CFrance
Ion Core Zinter Aero52.3K €800 x 600 x 600375 °C--Royaume-Uni
INTAMSYS FUNMAT HT5K - 10K €260 x 260 x 260450 °C160 °C90 °CChine
miniFactory Innovator L8.5K €530 x 560 x 670390 °C125 °C55 °CFinlande
OO-KUMA KATANA2.5K €200 x 200 x 185480 °C120 °C-Turquie
Roboze One + 40010K - 50K €200 x 200 x 200400 °C150 °C-Italie
Rokit 3Dison AEP10K - 50K €260 x 200 x 245400 °C280 °C-Corée
Stratasys Fortus 900mc250K €914 x 610 x 914---Etats-Unis
Tractus3D T650P9K €170 x 170 x 285450 °C175 °C-Pays-Bas
VeraShape VSHAPER MED10K - 50K €450 x 450 x 450450 °C150 °C70 °CPologne
Ce tableau représente un aperçu global des imprimantes 3D PEEK et PEI (ULTEM®). Etant donné l’absence de metascores pour ces systèmes de fabrication additive, nous avons choisi de les lister par ordre alphabétique.

D’autres imprimantes 3D possédant des extrudeurs haute température, des lits d'impression chauffants et des espaces d’impression 3D sont également disponibles. Cependant, nous avons inclus uniquement les machines dont le fabricant indiquait clairement la compatibilité avec l’impression 3D PEEK et/ou PEI.

*Prix : la plupart des prix de ce tableau sont des fourchettes, car les fabricants industriels ne précisent généralement la somme exacte que sous demande de devis.

Conditions d’impression 3D pour les matériaux haute performance PEEK et PEI

Le PEEK et le PEI (ULTEM®) sont des matériaux difficiles à imprimer en 3D. En effet, ils sont non seulement abrasifs, mais aussi très résistants à la chaleur. Ils requièrent donc certaines caractéristiques que, pour le moment, très peu d’imprimantes 3D présentent.

Extrudeur à haute température

Le point de fusion pour les matériaux PEEK est de 343 °C, ce qui implique que l’extrudeur doit pouvoir atteindre au moins cette température. Pour ce type de matériau haute performance, la buse doit également être métallique et résistante à l’abrasion.

Lit d’impression chauffant

Les polymères haute performance PAEK doivent être imprimés en 3D sur un lit d’impression chauffant capable d’atteindre au moins 120 °C. Cela assure une adhésion correcte et une impression 3D de qualité.

Espace d’impression chauffé avec châssis fermé

Si la température n’est pas constante, le matériau peut rétrécir et se déformer : c’est pourquoi un environnement fermé et chauffé est nécessaire. Cette caractéristique est peut-être l’une des plus difficiles à trouver, car le fabricant Stratasys possède un brevet sur l’usage des chambres d’impression 3D chauffées. Cela explique en partie le manque de diversité de la gamme d’imprimantes 3D PEEK et PEI.

Présentation des imprimantes 3D PEEK et PEI

La 3DGence INDUSTRY F340 peut imprimer en 3D avec des matériaux haute performance.

3DGence INDUSTRY F340

  • Températures max. :
    • Extrudeur : 500 °C
    • Lit d’impression : 160 °C
    • Chambre d’impression : 80 °C
La 3DGence INDUSTRY F340, produite par le fabricant polonais 3DGence, est une imprimante 3D haute température. Elle possède un double extrudeur, afin d’imprimer en 3D du PEEK avec du matériau de support soluble, ainsi qu’un lecteur NFC pour détecter le matériau utilisé. Les buses sont interchangeables afin de s’adapter à différents matériaux.

  • Pays : Pologne
  • Prix : 20K – 35K €
La AON-M2 peut imprimer en 3D avec des matériaux haute performance.

AON 3D AON-M2

  • Températures max. :
    • Extrudeur : 470 °C
    • Lit d’impression : 170 °C
    • Chambre d’impression : 120 °C
La AON-M2 est une imprimante 3D PEEK produite par AON3D, un fabricant canadien. Cette imprimante 3D à matériau haute performance présente un double extrudeur indépendant et un volume d’impression élevé de 454 x 454 x 640 mm. Les utilisateurs peuvent facilement changer de plateau d’impression 3D pour un rythme de travail plus fluide.

  • Pays : Canada
  • Prix : 30K €
La Apium P155 (anciennement Indmatec HPP 155) est une imprimante 3D PEEK et PEI.

 

Apium P155

  • Températures max. :
    • Extrudeur : 520 °C
    • Lit d’impression : 160 °C
    • Chambre d’impression : –

 

La Apium P155 est produite par le fabricant allemand Apium (anciennement Indmatec). Cette imprimante 3D PEEK et PEI 3D offre une connectivité Wi-Fi pour des impressions 3D en autonomie. Ses buses interchangeables permettent de changer entre différents diamètres. La P155 d’Apium offre un volume d’impression relativement réduit de 145 x 135 x 148 mm.

  • Pays : Allemagne
  • Prix : 10K € – 50K €
La I3D innovation Multi1000H est une imprimante 3D PEEK.

 

I3D innovation Multi1000H

  • Températures max :
    • Extrudeur : 480 °C
    • Lit d’impression : –
    • Chambre d’impression : 200 °C

 

Cette imprimante 3D PEEK du fabricant français I3Dinnovation offre un volume d’impression très élevé de 1030 x 1030 x 1030 mm. Un triple extrudeur est disponible en option, permettant ainsi aux professionnels d’imprimer en 3D différents matériaux simultanément. La Multi1000H présente également un compartiment dédié au filament, capable de stocker jusqu’à 4 bobines de filaments de 2.2 kg chacune.

  • Pays : France
  • Prix : 50K € – 100K €
La INTAMSYS FUNMAT HT est une imprimante 3D professionnelle PEEK.

INTAMSYS FUNMAT HT

  • Températures max. :
    • Extrudeur : 450 °C
    • Lit d’impression : 160 °C
    • Chambre d’impression : 90 °C

La FUNMAT HT est une imprimante 3D PEEK et PEI du fabricant chinois INTAMSYS, destinée aux utilisateurs expérimentés. Il s’agit d’une des imprimantes 3D les plus abordables de cette sélection. Son capteur de filament prévient les utilisateurs lorsque la bobine s’apprête à manquer de filament. Une caméra intégrée permet de surveiller le processus d’impression 3D à distance.

  • Pays : Chine
  • Prix : 5K € –  10K €

La miniFactory Innovator L est une imprimante 3D PEEK et ULTEM®.

 

miniFactory Innovator L

  • Températures max. :
    • Extrudeur : 390 °C
    • Lit d’impression : 125 °C
    • Chambre d’impression : 55 °C

     

Cette imprimante 3D finnoise PEEK et ULTEM® fournit un volume d’impression 3D élevé de 530 x 560 x 670 mm. Le double extrudeur de la miniFactory Innovator L est capable d’imprimer en 3D avec deux matériaux à la fois. L’une des caractéristiques les plus intéressantes de cette imprimante 3D PEI est son système de filtrage qui réduit les émissions toxiques.

  • Pays : Finlande
  • Prix : 8.5K €
La OO-KUMA KATANA est une imprimante 3D PEEK et ULTEM®.

 

OO-KUMA KATANA

  • Températures max. :
    • Extrudeur : 390 °C
    • Lit d’impression : 125 °C
    • Chambre d’impression : 55 °C

     

La OO-KUMA KATANA est une imprimante 3D PEEK professionnelle et abordable, produite en Turquie. Cette imprimante 3D présente des buses en titane-zirconium-molybdène, pour les protéger des abrasions que risquent d’entraîner les matériaux haute performance. De plus, sa connectivité Wi-Fi et son écran digital tendent à faciliter l’expérience utilisateur.

  • Pays : Turquie
  • Prix : 2.5K €
a Roboze One +400 est une imprimante 3D PEEK et PEI.

 

Roboze One +400

  • Températures max :
    • Extrudeur : 400 °C
    • Lit d’impression : 150 °C
    • Chambre d’impression : –

 

La One +400 est une imprimante 3D professionnelle à matériaux haute résistance de Roboze, un fabricant italien. Cette imprimante 3D utilise des pignons en prise directe pour les déplacements en X et Y, au lieu de courroies traditionnelles. Son écran digital de cinq pouces facilite l’expérience utilisateur. Roboze produit également la ARGO 500, une autre imprimante 3D PEEK.

  • Pays : Italie
  • Prix : 10K € – 50K €
La Rokit 3Dison AEP est une imprimante 3D PEEK produite en Corée.

 

Rokit 3Dison AEP

  • Températures max :
    • Extrudeur : 400 °C
    • Lit d’impression : 280 °C
    • Chambre d’impression : –

 

Rokit, fabricant coréen, permet aux utilisateurs d’imprimer en 3D des matériaux haute performance avec la 3Dison AEP. Grâce à sa connectivité Wi-Fi, cette imprimante 3D peut être contrôlée avec l’application mobile de Rokit. La Rokit 3Dison AEP offre également la calibration automatique, et ses pièces sont garanties trois ans.

  • Pays : Corée
  • Prix : 10K € – 50K €

La Stratasys Fortus 900mc est une imprimante 3D ULTEM®.

 

Stratasys Fortus 900mc

  • Températures max :
    • Extrudeur : –
    • Lit d’impression : –
    • Chambre d’impression : –

 

Stratasys est l’un des plus gros fabricants mondiaux d’imprimantes 3D FDM professionnelles. Ce fabricant fournit des systèmes de fabrication additive de haute qualité, dont l’imprimante 3D ULTEM® Fortus 900mc. La caméra intégrée de la Fortus 900mc permet aux utilisateurs de contrôler à distance le processus d’impression 3D.

  • Pays : États-Unis
  • Prix : > 250K €
La Tractus3D T650P est une imprimante 3D professionnelle de matériaux haute résistance.

 

Tractus3D T650P

  • Températures max :
    • Extrudeur : 450 °C
    • Lit d’impression : 175 °C
    • Chambre d’impression : –

     

Cette imprimante 3D néerlandaise présente une solide structure delta, conçue en aluminium et polycarbonate. Il est possible d’imprimer en 3D deux matériaux haute performance simultanément avec le double extrudeur optionnel de la T650P. Un capteur de filament prévient les utilisateurs lorsque la bobine s’apprête à manquer de filament.

  • Pays : Pays-Bas
  • Prix : 9K €
La VeraShape VSHAPER MED est une imprimante 3D PEEK et PEI haute performance, destinée aux applications médicales.

 

VeraShape VSHAPER MED

  • Températures max. :
    • Extrudeur : 450 °C
    • Lit d’impression : 150 °C
    • Chambre d’impression : 70 °C

     

La VSHAPER MED est une imprimante 3D professionnelle PEEK produite par VeraShape, un fabricant polonais. Cette imprimante 3D PEI présente des revêtements anti bactériens et une stérilisation interne. En cela, elle convient parfaitement à l’industrie médicale. La VSHAPER MED de VeraShape offre un volume d’impression élevé de 450 x 450 x 450 mm.

  • Pays : Pologne
  • Prix : 10K € – 50K €
La Zinter Aero est une imprimante 3D PEEK et PEI.

 

Ion Core Zinter Aero

  • Températures max. :
    • Extrudeur : 375 °C
    • Lit d’impression : –
    • Chambre d’impression : –

     

La Zinter Aero de Ion Core est une imprimante 3D professionnelle. Cette imprimante 3D ULTEM® présente un écran digital en couleur de dix-sept pouces, conçu pour simplifier l’expérience utilisateur. Suivant ce même concept, un système d’extraction HEPA réduit les émissions toxiques et les odeurs. La Zinter Aero est certifiée CE et ISTA.

  • Pays : Royaume-Uni
  • Prix : 40K £

Propriétés des filaments d’impression 3D PEEK

 

Avantages et inconvénients du filament PEEK

Le PEEK, ou polyétheréthercétone, a des avantages mais aussi des inconvénients.

Avantages

Le PEEK est dimensionnellement stable. Cela signifie qu’il peut résister à d’importants écarts de températures, à l’humidité ou à d’autres conditions extrêmes :

  • Tolérance de température élevée : le PEEK peut tolérer une température allant jusqu’à 250 °C. Il peut également supporter une charge lourde, pendant quelques instants, à 350 °C maximum.
  • Faible combustibilité et taux d’émissions toxiques.
  • Résistance chimique : le PEEK est l’un des thermoplastiques disponibles les plus résistants aux produits chimiques.
  • Force (voir l’article d’Engineering.com pour plus de détails techniques).
  • Faible absorption de l’humidité : le PEEK est imperméable à l’eau et à la vapeur.
  • Hautes propriétés mécaniques : il est possible d’imprimer en 3D des prototypes avec des propriétés physiques très proches de celles du produit fini.

 

 

Inconvénients

Bien que le PEEK présente de nombreux avantages, il n’est pas exempt de certaines limites.

  • Coût : le prix du PEEK est assez élevée, se situant environ entre 400 $ et 700 $ le kg.
  • Apparence : la couleur du PEEK est généralement dans les tons beiges. Elle peut être noire, si le PEEK est mélangé au Carbone.
  • Faible résistance à l’impact (capacité à supporter une charge).

 

Les principaux avantages du matériau haute performance PEEK selon Victrex.

Les principaux avantages du matériau PEEK.
Source : Victrex

PEEK vs. ULTEM®

Le PEEK et l’ULTEM® sont en grande partie similaires, mais présentent néanmoins des différences :

  • Coût : l’ULTEM® est plus rentable que le PEEK.
  • Résistance à l’impact : le PEI a une moindre résistance à l’impact que le PEEK.
  • Résistance à la traction : le PEEK a une résistance aux déchirements plus forte que le PEI.
  • Certifications : les filaments d’impression 3D compatibles avec l’ULTEM® ont reçu des certifications dans l’industrie aéronautique.
  • Résistance aux températures : le PEEK offre une meilleure résistance aux températures que le PEI.

PEI ou ULTEM® ?

L’ULTEM® est en réalité une marque de PEI produite par SABIC, une entreprise basée en Arabie Saoudite. La plupart des fabricants d’imprimantes 3D et des revendeurs de filaments utilisent l’appellation ULTEM® de SABIC, car il s’agit de la seule marque de PEI disponible sur le marché. SABIC vend le PEI (l’ULTEM®) sous forme de résine ou de mousse. Les revendeurs le transforment ensuite en filaments, granulés, etc.

Comparaison PEEK vs PEI.

Comparaison de données entre les matériaux PEEK, PEI (l’ULTEM®), PC (Polycarbonate), Nylon et ABS.
Source : Aaron Louis Technology

Applications du PEEK et de l’ULTEM® dans l’impression 3D

L’impression 3D avec le PEEK et l’ULTEM® est surtout utile à la fabrication de prototypes solides et/ou de pièces finies pouvant supporter des conditions extrêmes, dans des industries variées. Certains fabricants présentent meme l’impression 3D PEEK comme une alternative à l’impression 3D de pièces en métal.

Industries aéronautique, automobile et militaire

Ces secteurs ont des normes de sécurité et des limites de poids à respecter. Leurs matériaux doivent également résister à divers éléments (tels que des vibrations ou les températures extrêmes). En raison de leur légèreté et de leur résistance, les pièces finies imprimées en 3D avec du PEEK et de l’ULTEM® jouissent d’une popularité croissante dans les industries aéronautique, automobile et militaire.

Une pièce aéronautique (aile d’avion) imprimée en 3D avec le PEEK Carbone de Roboze sur la ARGO 500.

Une pièce aéronautique (aile d’avion) imprimée en 3D avec le PEEK Carbone de Roboze sur la ARGO 500.
Source : Roboze

Un implant orbitocranial en PEEK customisé.
Source : MedCAD

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 pneumatiques, ou d’autres pièces.

Implants médicaux

Le PEEK et le PEI ont des propriétés similaires à celles des os humains. Par conséquent, le corps humain ne rejette pas autant les implants et greffes à base de PEEK qu’il ne le fait avec d’autres matériaux.

Semi-conducteurs

Grâce à l’intégrité électrique du PEEK, il est possible d’imprimer en 3D des cartes de circuits flexibles, telles que des isolants de câbles et fils électriques.

Coût de l’impression 3D PEEK et ULTEM® (PEI)

 

Prix des imprimantes 3D PEEK et ULTEM®

La plupart des imprimantes 3D capables d’imprimer avec du PEEK sont disponibles à des prix allant de 10K $ à 50K $, atteignant parfois même les 250K $. Cela peut sembler très élevé, mais ces systèmes de fabrication additive professionnels présentent une technologie spécifique difficilement intégrable dans une imprimante 3D. Cependant, de plus en plus d’imprimantes 3D abordables, capables d’imprimer en 3D avec des matériaux PAEK, apparaissent sur ce marché de niche en croissance. Par exemple, la OO-KUMA KATANA est disponible à un prix juste inférieur à 3K $.

 

Prix des filaments PEEK et ULTEM®

Prix du filament PEEK

Le polyétheréthercétone (PEEK) est l’un des matériaux plastiques les plus chers du marché : son prix peut varier de 400 $ à 700 $ le kilo (environ). Cependant, le fabricant 3Devo a abaissé cette fourchette de prix avec l’une de ses extrudeuses professionnelles. Cette extrudeuse de bureau est capable de créer du filament PEEK à partir de granulés de PEEK, bien que le procédé ne soit pas si simple à mettre en place.

Prix du filament ULTEM®

Le PEI, ou ULTEM®, est une alternative moins chère que le matériau haute performance PEEK. Le prix au kilogramme peut varier entre 150 $ et 280 $ (environ). En comparaison, un filament PLA basique peut coûter au minimum 15 $ le kilo.

 

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