Vous entrez dans n'importe quel atelier d'usinage et posez des questions sur les plastiques techniques, la conversation commence toujours de la même manière : « Quel matériau utilisez-vous ? » Et quand vous dites nylon, la moitié du temps, la réponse est « Avez-vous pensé au Delrin ? Les deux sont blanchâtres, tous deux découpés sur un tour CNC, tous deux apparaissent dans les manchons de roulement, les engrenages et les patins d'usure. Mais ils ne se comportent pas du tout les uns comme les autres une fois que vous les avez intégrés à une application réelle.

Nous usinons des milliers de pièces en plastique par mois, le nylon et le Delrin étant les deux matériaux que nous voyons le plus. Après plus de 20 ans passés à observer ce qui fonctionne et ce qui échoue sur le terrain, voici une analyse simple pour savoir quand choisir lequel.

La vraie différence : l’humidité est le facteur décisif

Le Delrin (homopolymère POM, typiquement de marque DuPont) n'absorbe pas l'eau. Période. Vous pouvez laisser une bague en Delrin dans un seau d'eau pendant une semaine, la retirer et les dimensions n'ont pas changé. Le nylon 6/6 absorbe 1,5 % de son poids en humidité à 50 % d'humidité relative – et jusqu'à 8 à 10 % lorsqu'il est complètement saturé. Cette absorption d'humidité de 8 % se traduit par un changement dimensionnel d'environ 0,3 %, soit 0,15 mm sur une bague de 50 mm de diamètre.

Ce 0,15 mm est la différence entre un roulement à ajustement serré et un roulement bâclé. C'est la différence entre un engrenage qui engrène avec un jeu de 0,02 mm et un autre avec un jeu de 0,17 mm. C'est la différence entre une pièce qui fonctionne immédiatement et une autre qui doit être séchée au four pendant 4 heures avant l'assemblage.

Si votre pièce fonctionne dans un environnement sec et contrôlé (à l'intérieur d'un boîtier électronique, dans une salle blanche, dans une usine avec CVC), le nylon convient probablement. Mais s’il existe un risque d’exposition à l’eau, de cycles d’humidité ou d’installation à l’extérieur, Delrin est le pari le plus sûr.

Quand le nylon gagne (oui, ça arrive)

Le nylon n'est pas un déchet. C'est vraiment mieux que Delrin dans trois situations spécifiques.

Premièrement : la résistance aux chocs. Le nylon 6/6 a une résistance aux chocs Izod d'environ 80 J/m, tandis que le Delrin se situe à 120 J/m — attendez, c'est Delrin qui gagne. En fait, le nylon 6/6 est à environ 80 J/m sec, mais le nylon 6 (coulé) peut atteindre plus de 150 J/m. Le problème, c'est que la résistance aux chocs du nylon diminue de 50 % ou plus lorsqu'il est saturé d'humidité. La réponse dépend donc de vos conditions de fonctionnement.

Deuxièmement : la résistance à l’usure dans les applications fonctionnant à sec. Le nylon a un coefficient de friction contre l'acier plus faible que le Delrin – 0,20 contre 0,30 environ – ce qui signifie que les roulements en nylon fonctionnent plus frais et durent plus longtemps lorsqu'il n'y a pas de lubrification. Nous avons vu des patins d'usure en nylon dans des systèmes de convoyeurs qui durent 2 à 3 fois plus longtemps que le Delrin dans la même application de fonctionnement à sec. Le compromis : le nylon s'use plus rapidement que le Delrin lorsqu'il est mouillé ou lubrifié, car l'humidité agit comme un plastifiant et adoucit la surface.

Troisièmement : le coût. Le stock de tiges de nylon 6/6 coûte environ 60 à 70 % du prix par kilogramme de Delrin. Pour une bague de 2,50 $, la différence de coût du matériau est de 0,15 $ – ce qui ne vaut probablement pas la peine de changer de matériau. Mais pour un prototype de bagues de 50 kg, cela représente une économie de matériaux de 400 à 500 dollars. Lorsque les volumes deviennent suffisamment importants, l’avantage en termes de coût du nylon commence à prendre de l’importance.

Quand Delrin gagne (la plupart du temps)

Pour les pièces usinées CNC dans les applications industrielles, le Delrin gagne plus souvent que le nylon. Voici pourquoi.

La stabilité dimensionnelle est le plus important. L'absorption d'humidité du Delrin est de 0,25 % à saturation, soit environ 1/30ème de celle du nylon. Si vous usinez des sièges de roulement, des trous d'ajustement par pression ou toute autre caractéristique qui doit respecter une tolérance de +/-0,01 mm, Delrin vous donne une chance de vous battre. Le nylon vous oblige à vous battre pour l'obtenir.

L'usinabilité n'est même pas proche. Delrin a un indice d'usinabilité qui se rapproche du laiton d'usinage libre : les copeaux se détachent proprement, la finition de surface atteint Ra 0,8 sans essayer et l'usure de l'outil est minime. Le nylon est gommeux. Il fond si votre vitesse de coupe est trop élevée, il génère de longs copeaux filandreux qui s'enroulent autour de l'outil et la finition de surface est au mieux Ra 1,6 sans outillage spécial. Nous utilisons du Delrin à une vitesse d'alimentation 3 à 4 fois supérieure à celle du nylon, ce qui signifie que les pièces en Delrin coûtent moins cher à usiner même si le matériau coûte plus cher.

La rigidité favorise Delrin dans la plupart des comparaisons. L'acétal (Delrin) a un module de traction d'environ 3,1 GPa, tandis que le nylon 6/6 est d'environ 2,9 GPa – proche, mais le Delrin est plus rigide lorsque les deux sont secs. Le nylon 6/6 devient plus doux lorsqu'il absorbe l'humidité (le module chute à environ 1,0 GPa à saturation), tandis que le Delrin change à peine. Pour les engrenages, les manchons de roulement et tout composant porteur, la rigidité constante du Delrin constitue un réel avantage.

Données face à face

Les chiffres dans ce tableau sont approximatifs et varient selon la qualité et le fabricant.

Qu’en est-il des variantes remplies de verre ?

Les deux matériaux sont disponibles en qualités chargées de verre – généralement 30 % de fibre de verre. Le nylon chargé de verre devient considérablement plus rigide (module jusqu'à 9 GPa) et perd l'essentiel de sa sensibilité à l'humidité, mais il devient abrasif et détruit les outils en carbure 3 à 4 fois plus rapidement que le nylon non chargé. Le Delrin chargé de verre (POM-GF) est également plus rigide mais moins abrasif à usiner. Si vous avez besoin de la rigidité d'une pièce métallique avec le poids du plastique, le Delrin chargé de verre est généralement le meilleur choix d'usinage.

L'inconvénient des nuances chargées de verre : elles ne conviennent pas aux surfaces d'appui. Les fibres de verre exposées à la surface agissent comme des abrasifs contre les composants métalliques en contact. Nous avons vu des bagues en nylon chargé de verre qui ont détruit l'arbre qu'elles étaient censées protéger. Si vous avez besoin d'une pièce remplie de verre avec une surface d'appui, précisez un insert de manchon métallique ou prévoyez un polissage post-usinage pour exposer la matrice en résine.

Légendes du monde réel que nous voyons dans la boutique

Une entreprise de robotique nous a envoyé un dessin pour un manchon de roulement en nylon : diamètre intérieur de 25 mm, diamètre extérieur de 30 mm, longueur de 40 mm, emmanché par pression dans un boîtier en aluminium. Ils utilisaient du nylon depuis trois itérations de conception et à chaque fois, le roulement était trop serré ou trop lâche selon la météo. Nous avons suggéré de passer au Delrin, ils ont approuvé, et l'ajustement à la presse a été constant sur plus de 10 000 pièces sur deux ans. Même dessin, matériau différent, problème résolu.

D’un autre côté, un fabricant de convoyeurs industriels utilisait des patins d’usure en Delrin sur une trieuse à chaîne qui fonctionnait 24h/24 et 7j/7. Les coussinets s'usaient tous les 3 mois, plus rapidement que prévu. Nous les avons remplacés par du nylon moulé 6 (et non 6/6) et la durée de vie a doublé pour atteindre 6 mois. L'essentiel était que l'application fonctionnait à sec et que la résistance à l'usure plus élevée du nylon (dans des conditions sèches) l'emportait sur l'avantage de stabilité dimensionnelle du Delrin.

Aucune des deux histoires ne prouve qu’un matériau est universellement meilleur. Les deux prouvent que la bonne réponse dépend de vos conditions d’exploitation réelles.

Notre recommandation

Pour les pièces usinées CNC où vous pouvez contrôler l'environnement d'exploitation : le nylon est très bien, et c'est moins cher. Pour les pièces où l'humidité ou la stabilité dimensionnelle sont importantes : choisissez Delrin. En cas de doute : Delrin. Le coût du matériau est faible, le coût d'usinage est inférieur et vous ne passerez pas 6 mois à déboguer la dérive dimensionnelle causée par l'humidité.

Envoyez-nous votre dessin avec les conditions de fonctionnement notées (plage de température, exposition à l'humidité, charge, vitesse et matériau d'accouplement) et nous vous donnerons une recommandation de matériau étayée par une expérience réelle en atelier, et non par des tableaux de manuels.