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. Toutefois, nous avons laissé de côté les très grandes imprimantes 3D industrielles ainsi que les imprimantes 3D PEEK “low-cost” (mentionnées ici).

Les imprimantes 3D PEEK et PEI en 2019

Imprimante 3D PEEK	Prix*	Volume d'impresssion (en mm)	Temp. max. extrudeur	Temp. max. lit d'impression	Temp. max. chambre d'impression	Pays
3D PrinterWorks HT-5800	2 400 €	457 x 457 x 457	420°C	160°C	-	États-Unis
3DGence Industry F340	20K € - 25K €	260 x 300 x 340	500°C	160°C	85°C	Pologne
AON 3D AON-M2	37 000 €	454 x 454 x 640	470°C	170°C	120°C	Canada
Apium P220	30K € - 40K €	205 x 155 x 150	540°C	160°C	180°C	Allemagne
Hyrel 3D Hydra 16A	10 000 €	600 x 400 x 500	450°C	200°C	55°C	États-Unis
IEMAI Magic-HT-PRO	16 600 €	310 x 310 x 480	450°C	170°C	120°C	Chine
INTAMSYS FUNMAT PRO 410	17 500 €	305 x 305 x 406	450°C	160°C	90°C	Chine
Machina Corp X30 HT	6 100 €	300 x 300 x 280	500°C	150°C	90°C	Canada
miniFactory Ultra	49 000 €	330 x 180 x 180	480°C	250°C	250°C	Finlande
Roboze One+ 400 Xtreme	70 000 €	300 x 200 x 200	500°C	180°C	-	Italie
SpiderBot 4.0 HT	7 495 €	200 x 200 x 180	470°C	240°C	350°C	France
Tractus3D T850P	11 900 €	300 x 300 x 380	450°C	175°C	65°C	Pays-Bas
VeraShape VSHAPER MED	10K € - 50K €	450 x 450 x 450	450°C	150°C	70°C	Pologne

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.

Nous n’avons pas testé toutes les imprimantes 3D de cette liste. Découvrez ici notre méthodologie pour plus d’informations concernant nos critères de sélection.

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 la mise en place de ce type de chauffage s’avère complexe.

3D PrinterWorks HT-5800

• Températures max. :
  • Extrudeur : 420°C
  • Lit d’impression : 160°C
  • Chambre d’impression : N/A
• Prix : 12 400 €

Cette imprimante 3D PEEK fabriquée aux États-Unis propose la calibration automatique, un compartiment dédié au stockage du filament et un détecteur de matériau. De plus, la 3D PrinterWorks HT-5800 est livrée avec un ordinateur portable pré-installé. Le double extrudeur de cette imprimante 3D professionnelle permet également d’imprimer avec du matériau de support soluble.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK 3D PrinterWorks HT-5800

3DGence INDUSTRY F340

• Températures max. :
  • Extrudeur : 500°C
  • Lit d’impression : 160°C
  • Chambre d’impression : 85°C
• Prix : 20K € – 25K €

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 facilement détachable, ainsi qu’un lecteur NFC pour détecter le matériau utilisé. Les buses sont interchangeables afin de s’adapter à différents matériaux (PC, PC-ESD, PC-ABS, Nylon, ABS, PET, ASA, PP).

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK 3DGence INDUSTRY F340

AON 3D AON-M2

• Températures max. :
  • Extrudeur : 470°C
  • Lit d’impression : 170°C
  • Chambre d’impression : 120°C
• Prix : 37 000 €

La AON-M2 est une imprimante 3D PEEK produite par AON3D, un fabricant canadien. Cette imprimante 3D de matériaux haute-performance présente un double extrudeur indépendant et offre un grand volume d’impression de 454 x 454 x 640 mm. Les utilisateurs peuvent facilement changer de plateau d’impression 3D pour un rythme de travail plus fluide.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK AON 3D AON-M2

Apium P220

• Températures max. :
  • Extrudeur : 540°C
  • Lit d’impression : 160°C
  • Chambre d’impression : 180°C
• Prix : 30K € – 40K €

La Apium P220, produite par le fabricant allemand Apium (anciennement Indmatec), est une imprimante 3D industrielle conçue pour imprimer des matériaux haute-performance. Cette imprimante 3D PEEK est dotée d’un système à boucle fermée, un logiciel de contrôle intelligent, et un système de chauffage appelé « Adaptive Heating System ». Ces caractéristiques permettent d’imprimer des matériaux sans affecter leurs propriétés chimiques ou thermiques.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK Apium P220

Hyrel 3D Hydra 16A

• Températures max. :
  • Extrudeur : 450°C
  • Lit d’impression : 200°C
  • Chambre d’impression : 55°C
• Prix : 10 000 €

Hyrel 3D produit une large gamme d’imprimantes 3D personnalisables (dimensions, composants, etc.) pour consommateurs et professionnels. Lorsqu’elle est équipée de la tête d’impression MK1-450 de Hyrel 3D, la Hydra 16A est capable d’imprimer en 3D avec du PEEK et autres matériaux haute-performance. Cette imprimante 3D est également connue sous le nom de Hydra 430 et Hydra 640 (selon le volume d’impression choisi).

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK Hyrel 3D Hydra 16A

IEMAI Magic-HT-PRO

• Températures max. :
  • Extrudeur : 450°C
  • Lit d’impression : 170°C
  • Chambre d’impression : 120°C
• Prix : 16 600 €

La Magic-HT-PRO offre un grand volume d’impression de 310 x 310 x 480 mm. Cette imprimante 3D PEEK est équipée d’un double extrudeur détachable avec un système de refroidissement liquide ainsi qu’un détecteur de filament. IEMAI produit des filaments propriétaires, mais la Magic-HT-PRO est également compatible avec les matériaux génériques.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK IEMAI Magic-HT-PRO

INTAMSYS FUNMAT PRO 410

• Températures max. :
  • Extrudeur : 450°C
  • Lit d’impression : 160°C
  • Chambre d’impression : 90°C
• Prix : 17 500 €

INTAMSYS est un fabricant chinois spécialisé dans les imprimantes 3D haute température. La FUNMAT PRO 410 est la dernière version de la FUNMAT HT, déjà une référence sur le marché des imprimantes 3D PEEK. Cette imprimante 3D PEEK est dotée d’une fonction de calibration automatique et d’un système de nettoyage automatique de ses deux buses.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK INTAMSYS FUNMAT PRO 410

Machina Corp X30HT

• Températures max. :
  • Extrudeur : 500°C
  • Lit d’impression : 150°C
  • Chambre d’impression : 90°C
• Prix : 6 100 €

Machina Corp, un fabricant canadien, produit plusieurs modèles d’imprimantes 3D haute-température. La X30HT est la plus grande de la série, offrant un volume d’impression de 305 x 210 x 280 mm. Elle possède un double extrudeur, une caméra intégrée et une mise à niveau automatique du lit d’impression. Les utilisateurs peuvent également l’équiper d’un écran LCD tactile.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK Machina Corp X30HT

miniFactory Ultra

• Températures max. :
  • Extrudeur : 480°C
  • Lit d’impression : 250°C
  • Chambre d’impression : 250°C
• Prix : 49 000 €

Cette imprimante 3D finnoise PEEK et ULTEM® fournit un grand volume d’impression de 330 x 180 x 180 mm. Le double extrudeur de la miniFactory Ultra 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 post-traitement intégré qui permet d’optimiser les propriétés physiques des pièces.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK miniFactory Ultra

Roboze One+400 Xtreme

• Températures max. :
  • Extrudeur : 500°C
  • Lit d’impression : 180°C
  • Chambre d’impression : N/A
• Prix : 70 000 €

Le fabricant italien Roboze est spécialisé dans la production d’imprimantes 3D haute-température de haute qualité pour les professionnels. La Roboze One+400 Xtreme est une évolution de la Roboze One+400. Cette imprimante 3D PEEK professionnelle utilise des pignons en prise directe pour les déplacements en X et Y, au lieu de courroies traditionnelles.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK Roboze One+400 Xtreme

SpiderBot 4.0 HT

• Températures max. :
  • Extrudeur : 470°C
  • Lit d’impression : 240°C
  • Chambre d’impression : 350°C
• Prix : 7 495 €

La 4.0 HT du fabricant français SpiderBot (groupe Qualup) est conçue avec une architecture delta. Selon SpiderBot, sa chambre d’impression peut atteindre une température maximum impressionnante de 350°C grâce à son chauffage infrarouge. L’extrudeur de la SpiderBot 4.0 HT bénéficie d’un système de refroidissement liquide pour assurer des températures stables.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK SpiderBot 4.0 HT

Tractus3D T850P

• Températures max. :
  • Extrudeur : 450°C
  • Lit d’impression : 175°C
  • Chambre d’impression : 65°C
• Prix : 11 900 €

Cette imprimante 3D néerlandaise présente une solide structure de type delta, conçue en aluminium et polycarbonate. Un capteur de filament prévient les utilisateurs lorsque la bobine s’apprête à manquer de filament. De plus, la T850P est dotée d’un grand écran tactile pour une expérience utilisateur plus intuitive.

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK Tractus3D T850P

VeraShape VSHAPER MED

• Températures max. :
  • Extrudeur : 450°C
  • Lit d’impression : 150°C
  • Chambre d’impression : 70°C
• Prix : 10K € – 50K €

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

Plus d’informations : Imprimante 3D PEEK VeraShape VSHAPER MED

Ci-dessous, nous listons quelques imprimantes 3D haute-température n’ayant pas été incluses dans la sélection principale par manque d’informations ou car elles visent d’autres segments de marché (e.g. industrie lourde, matériel “low-cost”, etc.).

3ntr Spectral 30

La 3ntr Spectral 30 est une imprimante 3D haute-température dotée de quatre extrudeurs. Cette machine de fabrication additive est capable d’imprimer avec des matériaux haute performance pour des applications industrielles. Bien qu’elle ait visiblement les caractéristiques requises pour l’impression 3D de PEEK, PEKK, PEI, etc., le fabricant ne l’indique pas officiellement.

Dynamical Tools HT45

Cette imprimante 3D haut-température, fabriquée en Espagne, propose un grand volume d’impression de 450 x 300 x 300 mm. La Dynamical Tools HT45 possède un système de refroidissement liquide et une barrière thermique en titane pour assurer des températures optimales. Nous n’avons pas inclus cette imprimante 3D dans la sélection principale car elle n’est pas encore disponible à la vente.

Rodri 3D printer

Rodri est un fabricant basé aux Pays-Bas. Leur imprimante 3D est équipée d’éléments haute-température ; la buse peut atteindre 380°C et le lit d’impression peut chauffer jusqu’à 120°C. Pour le moment, peu d’informations sont disponibles concernant cette imprimante 3D.

Imprimantes 3D PEEK industrielles grand volume

Ces imprimantes 3D PEEK industrielles requièrent un espace de travail conséquent et coûtent en général plus de 100 000 €.

• Essentium HSE 180-S

Selon Essentium, un fabricant basé aux États-Unis, la buse de la HSE 180-S peut chauffer jusqu’à 600°C en seulement quelques secondes. De plus, grâce à sa technologie d’extrusion à haute vitesse (High Speed Extrusion ou HSE), la HSE 180-S peut imprimer à une vitesse de 500 mm/s. Cette technologie utilise de l’énergie électromagnétique avec du plasma haute-énergie.

• GEWO3D HTP 260

La GEWO3D HTP 260 est une imprimante 3D PEEK industrielle avec double extrusion. Sa chambre d’impression peut atteindre jusqu’à 260°C alors que ses buses peuvent chauffer jusqu’à 450°C. GEWO3D, un fabricant allemand basé à Munich, produit ses propres filaments à base de matériaux haute-performance (PEEK, PEI, etc.).

• I3D Innovation Multi1000H

Cette imprimante 3D PEEK du fabricant français I3D Innovation offre un énorme volume d’impression de 1030 x 1030 x 1030 mm. Une triple buse est disponible en option, permettant aux utilisateurs d’imprimer avec plusieurs matériaux à la fois. La Multi1000H est également équipée d’un compartiment à filaments pour stocker jusqu’à quatre bobines de filament de 2,2 kg.

• Stratasys Fortus 900

Stratasys est l’un des plus grands fabricants d’imprimantes 3D du monde. Ce fabricant propose des systèmes de fabrication additive de haute qualité, y compris l’imprimante 3D ULTEM® Fortus 900mc. Les caméras intégrées de la Fortus 900 permettent aux utilisateurs de surveiller leurs impressions 3D à distance.

Imprimantes 3D PEEK abordables

Ces imprimantes 3D PEEK pas chères sont disponibles à moins de 5000 €. Cependant, pour atteindre les très hautes températures requises pour imprimer du PEEK, il faut disposer d’une certaine expertise et d’excellent matériel. Ainsi, nous ne pouvons pas garantir que ces imprimantes 3D peuvent réellement imprimer du PEEK comme l’indiquent leurs fabricants, mais elles nous semblent tout de même intéressantes à mentionner.

• OO-KUMA KATANA

La OO-KUMA KATANA est une imprimante 3D PEEK professionnelle et abordable (à partir de 2800 € environ) fabriquée en Turquie. Cette imprimante 3D est dotée de buses en titane-zirconium-molybdène, pour les protéger des abrasions que risquent d’entraîner les matériaux haute performance.

• Picaso 3D Designer XL

Picaso 3D est un fabricant russe produisant plusieurs modèles d’imprimantes 3D professionnelles. La Designer XL (3550 €) offre un volume d’impression de 360 x 360 x 610 mm et peut imprimer des couches fines, d’une épaisseur minimale de 0.01 mm.

• CreatBot F430

Cette imprimante 3D PEEK abordable est équipée de filtres à air, d’un double extrudeur et de la mise à niveau automatique du lit d’impression. Sa chambre d’impression est fermée et peut être chauffée jusqu’à 70°C. La F430 de CreatBot est disponible sur AliExpress à moins de 4000 €.

Avantages et inconvénients du filament PEEK

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

Avantages du PEEK

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 PEEK.
Source : Victrex

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.

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

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.
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.

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.

Qu’est-ce que l’ULTEM® ?

L’ULTEM®, un marque de PEI (Polyetherimide) est un type de thermoplastique d’ingénierie utilisé pour des applications professionnelles et industrielles.

Pourquoi imprimer en PEI ou en PEEK ?

Les professionnels et industriels utilisent le PEI et le PEEK pour produire des pièces ou prototypes de haute performance, très résistantes.

Qu’est-ce le plastique PEEK?

PEEK est l’acronyme de Polyetheretherketone. C’est un matériau très résistant, notamment aux produits chimiques, aux températures extrêmes, etc.

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