Guide du nylon PA12 : propriétés, limites et usages du nylon 12 en SLS

Qu’est-ce que le PA12

Le PA12 est un thermoplastique semi-cristallin de la famille des polyamides (nylons). Le nombre 12 renvoie aux douze atomes de carbone du motif de répétition de la chaîne polymère. Par rapport aux PA6 et PA66, plus courants, la chaîne contient moins de groupes amide par unité de longueur. Cette seule différence explique l’essentiel de son comportement : le PA12 absorbe beaucoup moins d’eau, conserve mieux ses dimensions en milieu humide et résiste à davantage de produits chimiques, au prix d’une rigidité moindre et d’un point de fusion plus bas.

Les appellations PA12, PA 12, nylon 12 et polyamide 12 désignent toutes le même polymère. Les noms commerciaux des poudres de frittage varient selon le fabricant.

Pourquoi le PA12 domine l’impression SLS

Le frittage laser exige une poudre présentant un large écart entre sa température de fusion et sa température de recristallisation. Dans cette fenêtre, le lit de poudre peut être maintenu chaud sans que les pièces se solidifient de manière inégale, ce qui limite le gauchissement. Le PA12 possède une telle fenêtre, s’écoule bien sous forme de poudre et peut être en partie réutilisé après un job. Ce sont ces propriétés de mise en œuvre, plus qu’une quelconque valeur mécanique, qui en ont fait le matériau par défaut du frittage sélectif par laser.

Propriétés typiques du PA12 fritté par laser

Les chiffres ci-dessous sont des plages typiques publiées pour les poudres de PA12 frittées par laser. Ce sont des valeurs indicatives, et non une spécification. Les valeurs réelles dépendent de la nuance de poudre, de la machine, de l’orientation de fabrication et du conditionnement de la pièce. Pour les calculs de conception, utilisez la fiche technique de la poudre concernée.

La résistance dans la direction de fabrication est généralement un peu plus faible que dans le plan des couches, et l’allongement à la rupture est la propriété qui varie le plus d’un job et d’une orientation à l’autre. Une pièce qui repose sur un élément fin travaillant en flexion doit être testée, et pas seulement calculée.

Comportement chimique et environnemental

• Huiles, graisses, carburants et hydrocarbures : bonne résistance en général, d’où la présence courante du PA12 dans la construction de machines et le développement automobile.
• Alcalis et nombreux solvants : bonne résistance en général.
• Acides forts et agents oxydants : ne convient pas.
• Eau et humidité : faible absorption par rapport au PA6. Les pièces frittées présentent une certaine porosité de surface : les parois fines ne sont donc pas automatiquement étanches à la pression.
• Lumière du soleil : le PA12 blanc non traité peut jaunir et se fragiliser après une longue exposition en extérieur. Pour un usage extérieur permanent, renseignez-vous sur un traitement ou des essais adaptés.
• Température : une exposition brève à des températures élevées est tolérée, mais la rigidité diminue lorsque la température augmente. Comparez les valeurs de fléchissement sous charge de la fiche technique à votre cas de charge.

Les allégations relatives au contact alimentaire, au contact cutané ou à l’usage médical dépendent de la poudre exacte, du procédé et du post-traitement, et exigent des preuves documentées pour la chaîne d’approvisionnement concernée. Ne les déduisez pas du nom du polymère. Si votre application requiert de telles preuves, interrogez-nous avant de commander.

Le PA12 comparé aux matériaux apparentés

Blanc ou gris : pourquoi la couleur de base compte

Les pièces en PA12 issues du frittage laser sont blanches. Les pièces en PA12 issues du Multi Jet Fusion sont grises, en raison de l’agent de fusion employé par ce procédé. Une base blanche peut être teinte dans des couleurs claires et saturées ; une base grise se limite en pratique aux teintes sombres, le plus souvent le noir. Si la couleur fait partie du cahier des charges, choisissez le procédé avant de finaliser la conception. L’article MJF ou SLS compare les deux.

SLS Market teint les pièces en PA 12 blanc sur demande, lors d’une étape distincte après le sablage, avec des colorants liquides du fabricant de colorants TCN ; les teintes sont présentées dans le catalogue de couleurs.

Concevoir des pièces en PA12

• Exploitez la ductilité. Les clipsages, les clips et les éléments de type charnière souple fonctionnent si la déformation reste modérée et si l’élément est orienté, dans la mesure du possible, dans le plan des couches.
• Gardez des parois régulières. Une épaisseur de paroi uniforme d’environ 1,5 à 3 mm donne des pièces stables et économiques. L’épaisseur de paroi minimale typique est d’environ 0,8 à 1,0 mm.
• Évitez les blocs pleins. Évidez les sections épaisses et ajoutez des trous d’évacuation pour la poudre.
• Prévoyez les filetages. Les grands filetages peuvent être imprimés. Pour les filetages petits ou fréquemment sollicités, les inserts filetés ou les vis autotaraudeuses pour plastiques sont plus durables.
• Tenez compte de la tolérance. La tolérance générale typique du procédé est de ±0,3 %, avec une limite inférieure de ±0,3 mm. Concevez les ajustements avec du jeu ou prévoyez de reprendre les alésages critiques.

Applications typiques

Le PA12 fritté par laser sert à réaliser des prototypes fonctionnels, des boîtiers et capots, des guides de câbles et de flexibles, des supports, des gabarits et montages, des doigts de préhension pour l’automatisation, des conduits d’air, ainsi que des petites séries ou des pièces de rechange pour machines. Le point commun : une pièce qui doit supporter une charge ou résister aux manipulations, dans une quantité pour laquelle un moule n’est pas rentable.

Quand le PA12 n’est pas le bon matériau

• La pièce doit être transparente ou optiquement claire.
• Elle fonctionne en permanence à haute température sous charge.
• Elle exige une souplesse comparable à celle du caoutchouc.
• Elle est exposée à des acides forts.
• Elle exige la rigidité d’un métal ou d’un composite renforcé de fibres.

Le PA12 chez SLS Market

Nous imprimons du Nylon PA 12 blanc sur une EOS FORMIGA P 110 Velocis, puis nous sablons les pièces et traitons leur surface dans une DyeMansion Powershot DUAL. Le volume de fabrication, les options de finition et les modalités de commande sont décrits sur la page du service d’impression 3D SLS. Un aperçu plus ancien et plus court du matériau est disponible dans Impression 3D SLS en Nylon PA 12 (blanc).