l’ABS : les bases scientifiques

Voici un petit article pour compléter ses connaissances en ce qui concerne les matériaux utilisés pour l’impressions 3D. Certes, il est essentiel de savoir régler la partie mécanique de sa Reprap, mais il faut aussi comprendre pourquoi tel ou tel plastique est utilisé, quelles sont ses propriétés et quelles caractéristiques les différencient…

Pour cela, il faut reprendre depuis le début et plonger dans nos souvenirs d’école, plus particulièrement ceux de chimie : les plastiques, ce sont des polymères, or qu’est-ce qu’un polymère? C’est un enchaînement très long d’atomes de carbone, d’hydrogène majoritairement mais aussi de pleins d’autres éléments (oxygène, azote, silicium, phosphore…). La caractéristique à retenir est qu’il se constitue de ce qu’on appelle un motif constitutif, sorte de base de construction qui se répète des milliers de fois pour former une très longue chaine ou un réseau.

L’ABS est donc un polymère plastique formé par l’enchainement de 3 différentes unités de bases : l’Acrilonitrile C3H3N, le Butadiène C4H6 et le Styrène C8H8. Il fait partie des thermoplastiques, c’est à dire qu’il peut être mis en forme à partir d’une température de 60°C, puis refroidit et refondu pour une autre forme : cette caractéristique s’oppose à l’autre famille des polymères qui est celle des thermodurcissables qui, comme leur nom l’indique, se forment a température élevée et ne peuvent plus être remodelés.

C’est un composé biphasique qui possède une matrice continue (co-polymère de styrène acrylonitrile ou SAN) et une phase discontinue sous forme de nodule de polybutadiène qui se greffent sur la phase continue (voir photo)

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Il est reconnu pour sa bonne tenue aux chocs, sa résistance à la rayure, son aptitude au vieillissement, son excellent aspect, et sa capacité à se décorer facilement. Il possède une faible masse volumique ce qui le rend très attractif pour les secteurs où le poids doit être diminué au maximum (automobile, industries nautiques…) et sèche rapidement lorsqu’il est utilisé dans des applications sous forme de fils fondus ou de film fins.

L’une de ses utilisation majeure dans le monde de l’impression 3D est la modélisation médicale : en effet, à l’aide de ces impressions, certains détails morphologiques sont beaucoup mieux appréciables qu’avec des techniques d’imagerie. Elles peuvent aider à plusieurs niveaux, que soit pour le diagnostic comme pour la solution chirurgicale, afin de montrer comment marchera une prothèse par exemple.

C’est dans ce cas là la caractéristique thermique de l’ABS qui est intéressante : pouvant supporter des températures supérieures à 85°C sans se ramollir, celui ci peut donc être irradié ou stérilisé pour être utilisé dans des blocs opératoires. De plus, son coefficient de dilatation thermique, c’est à dire l’augmentation de volume due à un hausse de température, reste faible, tout comme son coefficient de rétraction, ce qui assure une grande stabilité dans les dimensions.

Au final, à chaque polymère sa gamme d’utilisation, le PLA restant lui aussi un des matériaux majeurs pour la technique du dépôt par fil fondu. L’ABS possède encore de nombreuses possibilités non exploitées à grande échelle, dont une se développe beaucoup ces derniers temps : la métallisation.

Il est assez facile de comprendre pourquoi cette technique attire de plus en plus de monde : les matériaux métalliques coûtant très cher, l’enjeux est donc de garder leur propriétés de conduction tout en réduisant la quantité utilisée. Or il se trouve que l’ABS se prête particulièrement bien à cette technologie car sa surface est polaire (avec des charges électriques) et donc attire le métal : on obtient donc un objet dont on maîtrise la forme grâce à l’impression 3D et qui, sous un traitement de dépôt d’un film très fin de métal, devient conducteur !

L’ABS a donc encore de beaux jours devant lui…

One Response to “l’ABS : les bases scientifiques”

  1. bé6tero 23 février 2014 at 6:46 #

    Génial, merci pour ces précisions, vraiment sympa d’en savoir plus sur ce matériau !

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