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Coefficient de Frottement : définition et rôle essentiel

Graphique du Frottement Statique et Dynamique

Le coefficient de frottement (μ) mesure la résistance au glissement entre deux surfaces en contact. C’est un paramètre clé en conception mécanique, car il influence l’usure, l’efficacité énergétique, la précision, le bruit et la durée de vie des composants, aussi bien en impression 3D industrielle qu’en usinage CNC.

Comprendre et maîtriser le frottement permet de réduire les coûts, d’augmenter la fiabilité et d’améliorer les performances.

COMMENT SE CALCULE LE COEFFICIENT DE FROTTEMENT

Le coefficient de frottement est une valeur sans dimension définie par la formule :

μ = Fₐ / Fₙ

Fₐ = force de frottement
Fₙ = force normale

  • μ élevé = plus d’adhérence

  • μ faible = surfaces plus glissantes

Types de frottement

  • Frottement statique (μₛ) : empêche le démarrage du mouvement
  • Frottement dynamique ou cinétique (μₖ) : agit pendant le glissement
  • Frottement de roulement : typique des roues et des roulements, beaucoup plus faible 

Schéma du corps libre avec frottement

VALEURS TYPIQUES DU COEFFICIENT DE FROTTEMENT (MATÉRIAUX COURANTS)

  • Acier sur acier (sec) : 0,5 - 0,8
  • PA12 sur acier : 0,2 - 0,3
  • PA11 sur acier : 0,25 - 0,35
  • TPU sur métal : 0,3 - 0,6
  • PTFE sur acier : 0,04 - 0,1

Les valeurs varient en fonction de la rugosité de surface, de la charge, de la lubrification et de la température.

Coefficient de frottement et impression 3D

En impression 3D industrielle, le frottement dépend également de la technologie utilisée :

  • MJF / SLS : frottement uniforme et isotrope
  • FDM : frottement plus élevé et directionnel
  • SLA : surfaces lisses mais matériaux plus fragiles

Pour les composants en mouvement, le PA12 et le PA11 fabriqués en MJF offrent le meilleur compromis entre faible frottement et résistance à l’usure.

Comment réduire (ou augmenter) le frottement

Réduire le frottement

  • Sélection de matériaux à faible μ (PA12, PA11, POM)

  • Amélioration de l’état de surface

  • Lubrification ou revêtement PTFE

  • Conception réduisant la pression de contact

Augmenter le frottement

  • Surfaces moletées ou sablées

  • TPU et élastomères

  • Motifs antidérapants et géométries fonctionnelles

Pourquoi C’EST IMPORTANT DÈS LA PHASE DE CONCEPTION

Le coefficient de frottement influence directement :

  • L’efficacité énergétique

  • L’usure et la durée de vie

  • La précision mécanique

  • La sécurité et l’adhérence

  • Les coûts d’exploitation

Un choix correct du matériau et du procédé de fabrication évite la sur-ingénierie et les problèmes à long terme.

Conclusion

Le coefficient de frottement est un paramètre clé pour la conception de composants CNC et de pièces imprimées en 3D. Des matériaux comme le PA12, le PA11 et le TPU permettent d’obtenir un frottement maîtrisé, une haute résistance à l’usure et une grande liberté géométrique, idéals pour les applications industrielles modernes.

 

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FAQ Coefficient de frottement

Comment se calcule le coefficient de frottement ?

Le coefficient de frottement se calcule comme le rapport entre la force de frottement et la force normale.
La formule est :

μ = Fₐ / Fₙ

où Fₐ est la force de frottement et Fₙ est la force qui presse les surfaces l’une contre l’autre.

Quelle est la différence entre frottement statique et frottement dynamique ?
  • Le frottement statique agit lorsque le corps est immobile et empêche le démarrage du mouvement.

  • Le frottement dynamique agit pendant le glissement et est généralement plus faible que le frottement statique.

 

De quoi dépend le coefficient de frottement ?

Il dépend :

  • des matériaux en contact

  • de la rugosité de surface

  • de la présence de lubrifiants

  • de la pression de contact

  • de la température et des conditions environnementales

Il ne dépend pas directement de la surface de contact.

Les matériaux plastiques ont-ils un faible coefficient de frottement ?

En général, oui. Des polymères comme le PA11, le PA12 et le PTFE présentent des coefficients de frottement plus faibles que les métaux, ce qui les rend idéaux pour les guidages, les bagues et les pièces en mouvement.

 

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