Saviez-vous que vous pouvez mélanger certaines résines pour non seulement obtenir une couleur spécifique mais également obtenir les propriétés mécaniques spécifiques de l’objet imprimé en 3D ? Nous parlons de mélanger les résines Prusament Model standard avec des compléments de résine flexibles Flex80. Voici comment cela fonctionne :

La résine Model permet l’impression de pièces extrêmement détaillées, elle présente une dureté Shore très élevée et peut se briser en cas d’impact plus fort. De l’autre côté, la résine Flex80 est douce, flexible et résistant aux chocs, mais a une capacité légèrement limitée à imprimer de minuscules détails. Parfois, vous souhaiterez peut-être imprimer un modèle avec des propriétés physiques se situant entre ces deux matériaux. Heureusement, les résines Prusament Flex80 et Model peuvent être mélangées dans n’importe quel rapport et vous aident à obtenir les propriétés souhaitées. Et, dans certains cas, vous pouvez atteindre des propriétés physiques similaires aux matériaux thermoplastiques tout en conservant les détails fins de la technologie MSLA.

Cela est un peu plus compliqué que de simplement mélanger 50% de chaque résine pour obtenir des propriétés situées juste au milieu de ces deux-là. Et comme le changement des propriétés mécaniques n’est pas linéaire, nous avons effectué quelques tests de base pour vous. Grâce à nos résultats, vous pouvez facilement ajuster la dureté, la ténacité et la flexibilité de vos impressions pour les adapter aux propriétés d’une application souhaitée.

Propriétés mécaniques

Tout d’abord, parlons des propriétés mécaniques. Le tableau ci-dessous montre les résultats de nos tests, mais nous aimerions expliquer l’ensemble du processus par lequel nous avons obtenu ces graphiques et ces chiffres. De cette façon, vous pouvez effectuer les tests vous-même, si vous le souhaitez.

Les échantillons de test ont été imprimés à l’aide d’une imprimante 3D MSLA Original Prusa SL1S SPEED, séchés avec un essuie-tout et post-durcis dans la CW1S pendant 0, 3 et 60 min. Les échantillons ont ensuite été testés en utilisant la même méthodologie que celle décrite dans la fiche technique disponible sur les pages produits de la boutique en ligne Prusa3D. Si vous ne savez rien du tout sur les méthodes de test (résistance à la traction, résistance au choc Charpy…), nous en avons brièvement parlé dans un de nos articles les plus anciens, bien qu’il ne soit pas lié aux impressions MSLA, mais plutôt aux impressions standard à base de filaments.

Courbes de traction des mélanges de résines blanches Model et Flex80 post-polymérisées pendant 0, 3 et 60 minutes. Les lignes en pointillés présentent des mélanges de résine Model (M) et Flex (F) testés vis-à-vis du corps vert (G). Les lignes rayées représentent des mélanges de résine Model (M) et Flex (F) post-durcis pendant 3 minutes (C3). Enfin, les lignes pleines représentent les mélanges imprimés et post-durcis pendant 60 minutes (C60).

Valeurs moyennes des propriétés mécaniques des mélanges de résines Model et Flex80 post-durcis pendant 0, 3 et 60 minutes

Le module d’élasticité et la résistance à la traction (stress max.) assez élevés des impressions non durcies en résine Model sont suffisamment résistantes pour résister à des forces de pelage élevées lors de l’impression sans délaminage ni déformation des couches. Avec le post-durcissement, le matériau durcit, et les valeurs du module d’élasticité, du stress maximal et de la dureté superficielle (Shore D) augmentent. D’autre part, la flexibilité (allongement) et la résistance aux chocs (Charpy) sont réduites.

La résine Flex80 durcit également par post-durcissement. Son corps vert non durci est très mou, avec un faible module d’élasticité, une faible résistance (stress max.) et une faible dureté de surface (Shore D). Cela le rend vulnérable à la déchirure des parties fines même pendant l’impression. Le post-durcissement augmente les valeurs de toutes les propriétés mécaniques, ce qui conduit à un matériau relativement souple et flexible avec un allongement décent et une résistance élevée aux chocs (au-dessus de la plage de mesure de l’appareil de test utilisé).

Propriétés mécaniques des mélanges de résines Model et Flex80 post-durcis pendant 0, 3 et 60 minutes.

Les propriétés mécaniques des mélanges sont corrélées de manière non linéaire avec les proportions de résine Model et Flex80 – comme indiqué au début, le comportement mécanique de ces mélanges ne change pas de manière simple et linéaire lorsque vous ajustez les quantités de résines Model et Flex80. La transition principale se produit lorsque le mélange contient 25-50% (en poids) de résine Model. Le mélange contenant 35 % de résine Model présente une courbe de traction avec une limite d’élasticité à 25 Mpa, un module d’élasticité de 1,1 GPa, un stress maximal de 27 MPa et un allongement d’environ 20%. Ces valeurs, avec une résistance aux chocs relativement élevée, ressemblent aux propriétés des polymères thermoplastiques courants (utilisés dans la technologie FFF).

Maintenant, qu’est-ce que cela signifie ? Lorsque vous disposez des données de base, vous pouvez ajuster le rapport de mélange pour vous rapprocher le plus possible des propriétés mécaniques requises. Toutes les propriétés mécaniques sont corrélées au rapport de mélange, de sorte que les propriétés mécaniques résultantes se situent seulement quelque part entre les propriétés des résines pures Model et Flex80. En d’autres termes, l’augmentation du module d’élasticité et de la résistance à la traction (stress max.) est également liée à une augmentation de la dureté de la surface (Shore D) et à une diminution de la flexibilité (allongement) et de la résistance aux chocs (Charpy).

Résolution

La résine Flex80 a une résolution légèrement inférieure que la résine Model. Pour visualiser cela, nous avons imprimé des objets de test (l’étoile Siemens) en orientation verticale en utilisant des résines Flex80 et Model et leurs mélanges. La partie centrale de l’objet se fond dans une ellipse dont les dimensions changent avec la résolution. Par exemple, une ellipse plus large que haute signifie une résolution plus faible dans la direction de l’axe z, car plus la surface est horizontale, plus la quantité de matériau ajoutée par sur-durcissement dans la direction de l’axe z est importante.

Les étoiles Siemens ont été imprimées verticalement avec différents mélanges de résines Model et Flex80, illustrant les différences de résolution d’impression et la résolution d’impression inférieure de la résine Flex80 dans la direction de l’axe z causée par le surdurcissement z.

La taille de la partie centrale fusionnée de l’étoile Siemens imprimée verticalement diminue à mesure que la quantité de résine Model augmente avec une résolution d’impression plus élevée. La forme plus large que plus haute de la partie centrale fusionnée des impressions contenant une grande partie de résine Flex80 est le résultat d’un surdurcissement plus important dans la direction de l’axe z.

Aspect visuel

Finalement, nous avons imprimé ce Prusament Wardragon en utilisant des mélanges de résines Model et Flex80 pour comparer le changement de résolution d’une forme complexe. Alors que la visibilité des détails dépend principalement de l’opacité de la résine, qui diminue avec une proportion décroissante de résine Model, la présence des détails sur l’objet imprimé ne semble pas affectée à l’œil nu malgré le surdurcissement plus important de la résine Flex80 dans la direction de l’axe z.

L’aspect visuel des objets complexes imprimés à l’aide de résines blanches Model et Flex80 et de leurs mélanges.

L’aspect visuel des détails imprimés à l’aide de résines blanches Model et Flex80 et de leurs mélanges.

Conclusions

Lorsque vous trouvez la résine Model trop cassante et insuffisamment résistante aux chocs pour votre application, vous pouvez facilement ajouter un peu de résine Flex80 pour la rendre plus résistante. Lorsque vous trouvez la résine Flex80 trop molle, en particulier lors de l’impression en tant que corps vert, vous pouvez augmenter légèrement la résistance en ajoutant de la résine Model. Le changement des propriétés de flexible à rigide (résistant) est une fonction non linéaire de la composition. Le changement le plus notable des propriétés mécaniques se produit dans la portion 25–50% de résine du modèle (et 50-75% de Flex80). Nous avons constaté qu’un mélange de 35% de résine Model et de 65% de résine Flex80 offre un bon compromis de propriétés mécaniques (rigide, mais flexible et résistant aux chocs). Ce mélange possède les propriétés mécaniques d’une résine d’impression tough avec une limite d’élasticité sur une courbe de traction après 60 min de post-durcissement dans la CW1S.

Aimez-vous l’idée de mélanger vos compositions de résines pour des propriétés mécaniques spécifiques ? Et connaissez-vous déjà des applications ? Faites-le nous savoir dans les commentaires.

Bonne impression !