Injection plastique : utilisez le prototypage pour bien choisir votre plastique technique ( PA66, PBT, PC, POM,…)

Le choix d’une matière plastique adaptée à votre cahier des charges est une étape essentielle dans le développement d’une pièce injectée.

Résistance mécanique, tenue en température, stabilité dimensionnelle, résistance chimique, aspect, propriétés électriques, coût… chaque matière possède ses avantages et ses limites.

À travers ce guide, vous découvrirez les principales familles de plastiques techniques injectables, mais aussi les critères de choix et leurs principales applications.Vous découvrirez également comment prototyper ces matières avec Protolis.

Le matériau que vous souhaitez utiliser ne figure pas dans la liste ?

Aucun problème : sur demande, Protolis peut prototyper n’importe quelle matière plastique injectable !

Les principaux plastiques techniques utilisés en injection

PA66 – Polyamide 66

Ce polymère technique semi-cristallin, plus connu sous le nom de Nylon 66, appartient à la famille des polyamides. Il est plus rigide et plus résistant à la chaleur que le PA6, offre une bonne résistance mécanique, une bonne ténacité et une bonne résistance à l’usure. En outre il peut être facilement modifié pour être renforcé de fibres de verre et ignifugé :

Limites :

Le problème du PA66 réside dans son taux d’absorption d’eau relativement élevé. Une fois qu’il a absorbé de l’eau, ses dimensions, sa résistance mécanique et ses propriétés électriques s’en trouvent alors affectées.

Modifications courantes :

• PA66 renforcé de fibres de verre
• PA66 ignifuge
• PA66 ignifuge renforcé de fibres de verre
• PA66 thermostable
• PA66 résistant à l’abrasion

PA46 – Polyamide 46

Ce polyamide semi-cristallin de haute performance à une très haute température de fusion, autour de 295 °C.

On l’utilise lorsque les limites du PA66 sont atteintes, notamment pour des pièces structurelles devant résister en continu à  plus de 150 °C, ou dont les parois très fines sont difficiles à remplir avec un PA66. Sa résistance mécanique et sa résistance à la fatigue sont par ailleurs exceptionnelles.

Limites :

• Son coût, plus élevé que les polyamides standards.
• Caractère hygroscopique, comme les autres PA.

Modifications courantes :

• PA46 renforcé de fibres de verre
• PA46 ignifugé
• PA46 ignifugé renforcé de fibres de verre
• PA46 thermostabilisé

PBT – Polybutylène téréphtalate

Ce polyester technique est un semi-cristallin à cristallisation rapide.

Sa faible absorption d’eau en fait un matériau réputé pour sa stabilité dimensionnelle. Il présente également d’excellentes propriétés d’isolation électrique. Il est largement utilisé en connectique (isolants de connecteurs) et dans l’automobile (pièces sous capot).

Limites :

Résistance aux chocs modérée si non renforcé.

Modifications courantes :

• PBT renforcé de fibres de verre
• PBT ignifugé
• PBT ignifugé renforcé de fibres de verre
• PBT à faible déformation
• PBT à indice CTI élevé

PET – Polyéthylène téréphtalate

Le PET est un polyester thermoplastique pouvant être amorphe et transparent (moule froid) ou semi-cristallin et rigide (moule chaud) selon les conditions d’injection.

Il offre de bons compromis : propriétés mécaniques et thermiques satisfaisantes, excellente tenue chimique, propriétés barrière aux gaz et faible absorption d’eau. Ces caractéristiques en font un matériau d’emballage alimentaire très courant.

On l’utilise aussi en tant que plastique technique, sous forme de films pour l’isolation électrique ou dans sa version renforcée de fibres de verre.

Limites :

Moins résistant aux chocs à basse température que d’autres thermoplastiques.

Modifications courantes :

• PET renforcé de fibres de verre
• PET ignifuge
• PET résistant à la chaleur
• Film isolant en PET

PC – Polycarbonate

Ce thermoplastique amorphe et transparent est réputé pour sa résistance aux chocs exceptionnelle, sa tenue thermique élevée, sa ténacité et surtout pour ses propriétés optiques. Il est donc couramment employé pour les pièces optiques et les équipements devant allier robustesse et transparence (vitrages, phares).

Limites :

• Les inconvénients du PC sont sa résistance modérée aux rayures et aux produits chimiques.
• Des fissures peuvent ainsi apparaître en cas d’exposition prolongée à des contraintes, à des solvants ou à des produits de nettoyage.

Modifications courantes :

• PC ignifugé
• PC renforcé de fibres de verre
• PC résistant aux intempéries
• PC résistant aux UV
• Alliage PC/ABS

ABS – Acrylonitrile butadiène styrène

L’ABS est un polymère ternaire styrénique amorphe. Il allie la rigidité du polystyrène à la ténacité du caoutchouc butadiène, tout en offrant un excellent aspect de surface.

L’ABS est la référence pour les pièces techniques nécessitant une bonne esthétique et une résistance aux chocs (carénages, boîtiers, matériel électrique).

Limites :

• À l’origine, ce n’est pas un plastique technique résistant aux hautes températures. L’ABS doit être modifié pour présenter une résistance à la chaleur ou une aptitude au retard de flamme.
• Sa résistance aux UV est également faible, lorsqu’il n’est pas protégé, et il est sensible aux solvants organiques ou hydrocarbures.

Modifications courantes :

• ABS ignifuge
• ABS à haute résistance aux chocs
• ABS résistant à la chaleur
• ABS antistatique
• Alliage PC/ABS

Mélanges PC/ABS

C’est un alliage thermoplastique qui combine les propriétés du PC et de l’ABS. Il permet d’allier la haute résistance aux chocs et la tenue thermique du PC à la facilité de mise en œuvre et au coût modéré de l’ABS.

Il est recommandé pour les pièces devant être à la fois robustes et esthétiques sans exiger la transparence du PC pur, notamment les boîtiers.

Limites :

• Comme l’ABS, sa résistance chimique est limitée.
• Coût légèrement plus élevé que l’ABS standard.

Modifications courantes :

• PC/ABS ignifuge
• PC/ABS hautement résistant à la chaleur
• PC/ABS à faible déformation
• PC/ABS à haute fluidité

POM – Polyoxyméthylène (Acétal)

Polymère semi-cristallin offrant un très faible coefficient de frottement, une grande résistance à la fatigue mécanique et à l’usure ainsi qu’une stabilité dimensionnelle remarquable.

C’est la référence pour les pièces mécaniques de précision en mouvement (engrenages, roulements, charnières) devant durer dans le temps.

Limites :

• Le POM n’est pas un matériau hautement ignifuge ni un isolant à haute température.
• Il ne doit pas être choisi si les pièces sont exposées à des températures élevées, à des arcs électriques ou nécessitent une isolation électrique élevée.

Modifications courantes :

• POM résistant à l’usure
• POM renforcé de fibres de verre
• POM contenant du PTFE
• POM contenant de l’huile de silicone
• POM antistatique ou conducteur

PPS – Sulfure de polyphénylène

Polymère thermoplastique aromatique semi-cristallin de très haute performance.

Il est caractérisé par une structure moléculaire stable, grâce à une alternance de cycles phénylène et soufre lui conférant une résistance exceptionnelle à la chaleur et aux agents chimiques.

Le PPS supporte des températures continues d’environ 200 °C, il est naturellement auto-extinguible (UL94 V-0 atteint sans additifs) et il possède, en outre, de bonnes propriétés électriques. Tout ceci en fait le matériau idéal pour les composants fonctionnant à des températures élevées et nécessitant une grande précision.

Limites :

• C’est une matière onéreuse, réservée aux applications de pointe.
• Le PPS est cassant lorsqu’il n’est pas renforcé.

Modifications courantes :

• PPS renforcé de fibres de verre
• PPS chargé de fibres de verre et de minéraux
• PPS résistant à l’usure
• PPS à haute fluidité

LCP – Polymère à cristaux liquides

C’est une famille de polymères dotés d’une structure moléculaire conférant une cristallinité particulière.

Les LCP se distinguent par leur rigidité exceptionnelle à haute température, leur très faible dilatation thermique et leur inertie chimique remarquable. Ils sont conçus pour des pièces très fines ou complexes devant résister à des conditions extrêmes (électronique, aérospatial, médical).

Limites :

• Le coût de matière est très élevé et la filière d’approvisionnement restreinte.
• Nécessite des températures de moulage très élevées.
• Résilience aux chocs limitée.
• Pas adapté pour les pièces de grande taille.

Modifications courantes :

• LCP renforcé de fibres de verre
• LCP chargé de minéraux
• LCP à haute fluidité
• LCP à faible déformation

PEEK – Polyéther éther cétone

Ce thermoplastique semi-cristallin à ultra haute performance est l’un des meilleurs plastiques techniques.

Il est même utilisé en remplacement du métal dans des environnements extrêmes, dans l’aéronautique, le médical, ou le secteur de l’énergie,  tant ses propriétés thermiques, mécaniques et chimiques sont exceptionnelles.

Limites :

• L’inconvénient du PEEK réside dans son coût élevé.
• Lorsque les plastiques techniques standards permettent de répondre aux exigences, le PEEK n’est donc généralement pas le premier choix !

Modifications courantes :

• PEEK renforcé de fibres de verre
• PEEK renforcé de fibres de carbone
• PEEK résistant à l’usure
• PEEK conducteur

PP – Polypropylène

Apprécié pour sa polyvalence, ce polymère thermoplastique de la famille des polyoléfines léger et peu coûteux, ce qui en fait l’un des plastiques les plus répandus.

Le PP offre aussi une excellente résistance chimique et une exceptionnelle résistance à la fatigue. Il est utilisé aussi bien pour des pièces techniques que pour l’emballage, grâce à son faible poids et son aptitude au moulage en grande série.

Limites :

• Sa rigidité, sa résistance à la chaleur et sa stabilité dimensionnelle sont limitées.
• Ce n’est pas un plastique technique haute performance, mais un plastique d’usage général.

Modifications courantes :

Lorsqu’il est modifié à l’aide de fibres de verre, de charges minérales ou d’agents ignifuges, le PP peut être utilisé dans certaines applications techniques.

• PP renforcé de fibres de verre
• PP chargé de minéraux
• PP ignifuge
• PP antistatique

Quelle matière choisir pour votre projet ?

Le choix d’un matériau plastique ne dépend pas uniquement de son nom ou de la famille à laquelle il appartient.

Ce choix dépend surtout des exigences du cahier des charges de la pièce et donc de l’application finale de la pièce.

Boîtier esthétique, pièce mécanique, composant soumis au frottement, pièce isolante, pièce exposée à la chaleur ou élément nécessitant une bonne stabilité dimensionnelle : tous ces cas de figure exigent des matériaux différents !

Tableau comparatif des plastiques, par applications 

Le tableau suivant propose différents choix de matières adaptées à des applications spécifiques. Si vous souhaitez des exemples visuels, nous vous invitons également à consulter le showroom Protolis.

Tableau comparatif selon les caractéristiques techniques des plastiques

Comment prototyper la matière plastique choisie ?

Protolis offre des solutions rapides et efficaces en prototypage et production de pièces complexes, en plastique ou en métal, grâce à nos services d’impression 3D, de coulée sous vide, d’injection prototype et d’usinage CNC.

Impression 3D

L’impression 3D est particulièrement pertinente pour valider rapidement une forme, un encombrement ou un principe d’assemblage, car c’est un procédé rapide et économique.

En revanche, l’impression 3D de plastique ne représente pas toujours fidèlement les propriétés d’une pièce injectée, notamment dans le cas des matières chargées de fibre de verre, les pièces clipsées ou les pièces soumises à des contraintes mécaniques répétées. 

• Liste de nos matières plastiques compatibles avec l’impression 3D FDM, SLS ou SLA

Usinage CNC plastique

L’usinage CNC permet de produire, entre autres, des prototypes ABS, PC, POM, PA ou PEEK.

• Liste de nos matières plastiques compatibles avec l’usinage CNC

C’est une solution pertinente lorsqu’il s’agit de valider une géométrie ou une fonction mécanique, néanmoins le comportement de la pièce obtenue peut différer d’une pièce injectée, en raison de l’orientation matière, des contraintes internes et des différences de conception liées au procédé. 

Exemple : Prototypage par usinage CNC plastique, d’un boîtier médical sur mesure pour un dispositif avancé de tests microbiologiques

Coulée sous vide

La coulée sous vide permet de produire de petites séries de pièces avec des résines polyuréthanes imitant certaines propriétés des thermoplastiques.

Elle est intéressante pour les prototypes esthétiques, les préséries ou les boîtiers, mais elle ne permet pas de tester exactement une matière finale comme un PA66 GF, un PBT ignifugé ou un POM injecté. 

• Liste de nos matières plastiques compatibles avec la coulée sous vide

Injection prototype

L’injection prototype est la solution la plus pertinente lorsque l’objectif est de tester une pièce en utilisant le même matériau (ou une matière très proche) que celui du produit final.

C’est donc une solution particulièrement adaptée lorsque le prototype doit être le plus fidèle possible à la future pièce de série. 

Elle permet de valider :

• la géométrie
• l’assemblage
• les clips
• les propriétés mécaniques
• l’aspect
• le comportement réel de la matière injectée

Chez Protolis, l’injection prototype est utilisée pour produire des pièces en petites séries avec des matières techniques comme ABS, PC/ABS, PA66, PBT, POM, PP, PPS ou autres grades spécifiques.

• Liste de nos matières plastiques compatibles avec le moulage par injection prototype

Des exemples de cas clients sont également disponibles sur notre site. En voici quelques-uns :

• Prototypage de composants de liaison de fluide, pour l’industrie automobile
• Prototypage d’un équipement d’entraînement pour le tir sportif sur cible

FAQs 

Quelle est la différence entre un plastique standard et un plastique technique ? 

Un plastique technique offre généralement de meilleures propriétés mécaniques, thermiques, dimensionnelles ou électriques qu’un plastique standard. Il est utilisé lorsque la pièce doit répondre à des contraintes fonctionnelles plus importantes. 

Quelle matière choisir pour un boîtier plastique injecté ? 

L’ABS et le PC/ABS sont souvent utilisés pour les boîtiers plastiques grâce à leur bon compromis entre aspect, résistance aux chocs, coût et facilité d’injection. Le PC peut être choisi lorsque la transparence ou la résistance aux chocs est prioritaire. 

Quelle matière choisir pour une pièce mécanique ? 

Le PA66, le POM, le PBT renforcé fibre de verre ou le PEEK peuvent être utilisés pour des pièces mécaniques. Le choix dépend des efforts, du frottement, de la température, de l’humidité et du coût cible. 

Quelle matière choisir pour une pièce soumise au frottement ? 

Le POM est souvent un très bon choix pour les pièces soumises au frottement grâce à sa bonne résistance à l’usure et à ses propriétés autolubrifiantes. Le PA66 ou le PEEK peuvent aussi être envisagés selon les contraintes. 

Quelle matière choisir pour une application électrique ? 

Le PBT, le PET, le PPS et le LCP sont souvent utilisés pour des applications électriques ou électroniques grâce à leur stabilité dimensionnelle et à leurs bonnes propriétés d’isolation. 

Peut-on injecter du PEEK ? 

Oui, le PEEK est injectable, mais il nécessite des conditions de transformation spécifiques, des températures élevées et un outillage adapté. Son coût élevé fait qu’il est généralement réservé aux applications très exigeantes. 

Le PA66 absorbe-t-il l’humidité ? 

Oui, le PA66 absorbe l’humidité. Cela peut modifier ses dimensions, ses propriétés mécaniques et ses propriétés électriques. Pour des pièces très précises ou sensibles à l’humidité, d’autres matières, comme le PBT, le POM ou le PPS peuvent être envisagées. 

Quelle est la différence entre PA66 et PBT ? 

Le PA66 offre une bonne résistance mécanique et une bonne résistance à l’usure, mais il absorbe davantage l’humidité. Le PBT offre une meilleure stabilité dimensionnelle et de bonnes propriétés électriques, ce qui le rend intéressant pour les composants techniques ou électriques. 

Peut-on faire un prototype dans la matière finale ? 

Oui, avec l’injection prototype, il est possible de produire des pièces dans la matière finale ou dans une matière très proche de la future série. C’est particulièrement utile pour valider des clips, des assemblages, des propriétés mécaniques ou des exigences thermiques et électriques. 

Quelle technologie choisir pour prototyper une pièce plastique ? 

L’impression 3D est adaptée pour valider rapidement une forme. L’usinage CNC est utile pour tester certaines matières réelles. La coulée sous vide est intéressante pour les prototypes esthétiques ou les petites séries. L’injection prototype est la solution la plus représentative lorsque la matière finale et le comportement réel de la pièce sont importants.