HIPS, le plastique soluble pour vos supports d’impression 3D

Le HIPS (High Impact Polystyrène) est un polymère thermoplastique à base d’un mélange de polystyrène et de caoutchouc polybutadiène. De nombreux matériaux populaires en impression 3D se caractérisent notamment par leur résistance aux solvants chimiques. Cependant, dans le cas du HIPS, la solubilité est un grand avantage car le matériau est principalement utilisé sous forme de filament comme matériau de support en impression en 3D FDM. Les matériaux de support, ou structures de support, sont utilisés pour imprimer des pièces qui ont un angle de plus de 45 degrés pour les empêcher de glisser ou de se casser pendant le processus d’impression. Une fois le processus d’impression terminé, ces structures sont retirées, ce qui est plus facile avec des matériaux tels que HIPS, qui ont une solubilité élevée. Cet article passe en revue les propriétés de ce thermoplastique en tant que filament et les avantages qu’il offre en tant que structure de support.

Production et caractéristiques du HIPS

Le HIPS est un matériau largement utilisé dans l’impression 3D en raison de sa polyvalence et de ses caractéristiques uniques. Le matériau est dérivé du polystyrène, un polymère synthétique que l’on trouve couramment dans divers produits de consommation. Le thermoplastique est produit par extrusion, où le filament est fondu puis extrudé à travers une buse pour créer la forme souhaitée couche par couche. Il a des propriétés similaires à l’ABS, mais il est plus dur et plus résistant aux chocs. Comme mentionné précédemment, le matériau est particulièrement caractérisé par sa solubilité relativement élevée vis-à-vis de certains produits chimiques, ce qui permet une séparation relativement douce lorsqu’il est utilisé comme structure de support. Le HIPS peut être dissous dans un solvant spécifique, tel que le limonène, sans endommager l’objet imprimé principal. Cette propriété le rend parfait pour les conceptions complexes et les structures complexes. Il est généralement utilisé dans le domaine de l’impression ABS comme structure de support, et la stabilité temporaire de la forme du HIPS joue ici un rôle central. Il a également une surface lisse et résistante aux rayures, il résiste à la chaleur et sa couleur blanche translucide simplifie la coloration.

Le HIPS est principalement utilisé comme structure de support (Crédits image : Zortrax)

Cependant, le plastique HIPS, malgré ses avantages, présente également certains inconvénients qui doivent être pris en compte. Un inconvénient est sa vulnérabilité à la dégradation lorsqu’il est exposé à divers produits chimiques tels que des solvants, des acides et des alcalis. Cela peut entraîner une fragilité, une décoloration ou une dégradation du matériau au fil du temps. De plus, le matériau a une faible résistance aux températures et peut devenir cassant dans des environnements froids, ce qui le rend inadapté aux applications exposées à des températures extrêmes. Une autre limitation est sa résistance limitée à la lumière UV, provoquant un jaunissement et une fragilité lors d’une exposition prolongée, ce qui réduit sa durée de vie globale.

De plus, le HIPS peut facilement s’enflammer et brûler, ce qui le rend inapproprié pour les applications où la sécurité incendie est une préoccupation. Comparé à d’autres matériaux plastiques, le HIPS a une résistance à la traction relativement faible et peut ne pas être aussi solide. Il n’est pas bio-compatible et ne doit pas être utilisé dans des applications médicales impliquant un contact direct avec des tissus humains. Enfin, le thermoplastique n’est pas idéal pour une utilisation en extérieur en raison de sa sensibilité aux rayons UV, à l’humidité et aux températures extrêmes, qui peuvent tous accélérer sa dégradation et réduire sa durée de vie globale.

Le HIPS est inflammable et sensible aux rayons UV (Crédits photo : Thompson Coburn LLP, Unsplash)

Le HIPS en impression 3D

Si vous utilisez HIPS comme structure de support, vous devez disposer d’une imprimante 3D avec deux extrudeurs, pouvant atteindre une température comprise entre 230 et 245 degrés. De plus, vous devriez avoir un plateau chauffant pouvant atteindre des températures comprises entre 90 et 110 degrés car le HIPS a tendance à se déformer. Il est également recommandé d’utiliser une imprimante 3D avec un espace d’installation verrouillable pour contrer la déformation. Vous devez protéger vos voies respiratoires et assurer une bonne ventilation, car l’impression avec ce matériau peut créer des fumées toxiques telles que le styrène.

Après le processus d’impression, vous devez attendre que la pièce imprimée ait complètement refroidi avant de commencer à retirer les structures de support. Contrairement aux structures de support PVA ou BVOH, le HIPS doit être éliminé avec des produits chimiques. Par conséquent, vous ne devez l’utiliser que comme structure de support pour des matériaux tels que l’ABS, car certains autres matériaux peuvent être sensibles à l’acide limonique chimique et, par conséquent, le composant peut être endommagé. Avant de retirer les structures de support avec des produits chimiques, il est recommandé de retirer d’abord les grandes pièces à la main pour des raisons de coût, car un litre de produit chimique coûte environ 30 euros. Lorsque vous manipulez des liquides de ce type, vous devez protéger vos yeux, vos voies respiratoires et vos mains pour éviter les irritations.

Les applications avec le HIPS

Une application courante avec le plastique HIPS est l’emballage de produits, où son faible poids, sa résistance à l’humidité et sa facilité de moulage sous différentes formes en font un choix populaire. Il est fréquemment utilisé dans l’emballage d’articles de consommation tels que les jouets, l’électronique et les cosmétiques. Il sert également dans la création d’enseignes et d’affichages en raison de sa bonne stabilité dimensionnelle, lui permettant de conserver sa forme même dans des conditions de température et d’humidité changeantes.

Dans l’industrie automobile, le HIPS est utilisé pour la fabrication de pièces intérieures telles que des composants de tableau de bord, bénéficiant de sa forte résistance aux chocs et de sa facilité de fabrication. Sa nature légère, sa résistance aux chocs et sa capacité à se mouler en différentes formes et couleurs en font un matériau idéal pour la production de jouets et de produits pour enfants. De plus, le thermoplastique est largement utilisé comme boîtier pour les équipements électriques et électroniques. Le domaine médical bénéficie également du HIPS, car il est utilisé dans la fabrication de divers dispositifs médicaux, y compris des attelles orthopédiques, en raison de sa haute résistance aux chocs, de son faible poids et de sa facilité de traitement. Enfin, il est utilisé dans les applications d’emballage alimentaire, en particulier dans la production de récipients à clapet.

Crédits photo : Plastics technology

Les principaux fabricants et les prix

En ce qui concerne les prix, le plastique HIPS offre une solution rentable par rapport à d’autres matériaux. Une bobine de filament  est relativement peu coûteuse et peut être achetée à des prix variant entre 15 et 35 €. Il existe des fabricants réputés tels que iGo3D, Zortrax, 3Dmensionals et MatterHackers qui proposent ces filaments à l’achat. Cependant, il est important de considérer certains facteurs avant de faire un achat. Il est recommandé d’examiner attentivement les ingrédients des filaments HIPS, car certains peuvent contenir des additifs qui facilitent le processus d’impression mais peuvent également rendre difficile leur retrait après l’impression.

En plus de la tarification des filaments, lors de la sélection d’un fabricant ou d’un fournisseur pour HIPS, il est crucial d’évaluer les aspects au-delà du seul coût. Des facteurs tels que la qualité, la fiabilité, la cohérence du produit, le support client et les délais de livraison doivent être pris en considération. Des recherches approfondies, la comparaison des offres et la lecture des avis ou des témoignages des clients peuvent aider à prendre une décision éclairée. Il vaut également la peine d’explorer les fournisseurs ou distributeurs locaux, car ils peuvent offrir des prix compétitifs et une logistique pratique pour l’achat de filaments HIPS. Engager des discussions avec des professionnels de l’industrie ou rechercher des recommandations auprès d’associations professionnelles compétentes peut fournir des informations précieuses sur les fabricants, les fournisseurs et les tendances de prix réputés sur le marché HIPS.

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*Crédits photo de couverture : Felfil