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Filament imprimante 3D
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Filament pour imprimantes 3D

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Les filaments d’impression 3D

Quel que soit l’usage de votre imprimante 3D, que se soit pour l’impression d’objets de décorations, de prototypes ou de pièces fonctionnelles, vous devrez alimenter votre imprimante en matière première. Sous forme de filament pour les imprimantes 3D FDM, en bobines allant généralement de 500 grammes à plusieurs kilos (souvent vendu en 750 gr, 850 gr ou 1 kg).

Le diamètre de filament le plus courant sera de 1,75 mm, mais il existe quelques machines qui utilisent un diamètre de 2,85 mm (Ultimaker par exemple), voir 3 mm.

En fonction des caractéristiques mécaniques et de l’aspect visuel souhaité, vous trouverez une grande variété de filaments, des plus standards comme le PLA ou l’ABS, aux plus techniques comme le PEEK ou l’Ultem.

Il existe donc de grandes différences entre les matériaux, de par leur caractéristiques techniques, leur aspect visuel, mais également leur prix et leur facilité d’utilisation, certains filaments seront en effet plus difficiles à imprimer ou nécessiterons une imprimante 3D adaptée.

Le filament PLA

Le PLA (acide polylactique) est le filament pour imprimantes 3D le plus couramment utilisé.

Son principal avantage réside dans sa facilité d’utilisation, il est en effet le plus simple à imprimer. Avec une température d’impression autour de 200° C, le PLA ne nécessite pas de lit chauffant (il est malgré tout conseillé de chauffer le plateau autour de 50/60 ° pour une meilleure adhérence des premières couches d’impressions).

Disponible dans de très nombreuses couleurs, le filament en PLA se décline également dans des gammes aux effets visuelles originaux, avec des aspects satinés, marbré ou métalliques (imitation or, argent, cuivre, etc..), mais également chargé en fibre de bois, fluorescent, translucide ou phosphorescent, laissant libre cours à toutes les possibilités pour l’impression d’objets de décoration.

Le PLA est également un des filaments les plus respectueux de l’environnement, sans être totalement biodégradable, sa composition à partir de matériaux organiques comme l’amidon de maïs lui donne la réputation d’être moins nocif en matière d’odeurs ou de dégagements de fumées comme avec des matériaux issus de produits pétrolier comme l’ABS.

L’utilisation du PLA est donc conseillée dans la majorité des usages, comme la fabrication d’objets de décorations, de jouets à faible usure, de prototypes visuels etc. Il sera en revanche déconseillé pour des pièces soumises à de fortes contraintes mécaniques ou exposée à des températures supérieures à 60°C (risque de déformation)

Le PLA s’imprime à des températures de 180 à 230 °C, avec un lit chauffé autour de 50 à 60 ° (pas indispensable mais conseillé), il a un faible rétrécissement et n’est pas considéré comme apte au contact alimentaire.

Il existe également certain PLA HD, qui disposent de caractéristiques mécaniques supérieurs aux PLA classiques, parfois même supérieurs à celles de l’ ABS, tout en conservant une très bonne facilité d’impression.

Le filament ABS

L’ABS (acrylonitrile butadiène styrène), est également un des filaments les plus populaire en impression 3D.

Matériaux très répandus en injection plastique dans la fabrication d’objets de grandes consommations comme les jouets, l’électroménager, etc.., il dispose de caractéristiques mécaniques supérieurs à ceux du PLA.

L’ABS est disponible dans de nombreux colories standards, il est conseillé pour la réalisation de pièces soumises à des contraintes supérieures à celles du PLA, chocs, manipulations régulières ou températures élevés, tout en ayant un prix abordable (similaire au PLA) et inférieurs à certains filaments « techniques ».

En revanche, son coefficient de rétrécissement élevé le rend plus difficile à imprimer, avec un risque élevé de déformation et de décollement des bords des premières couches d’impressions.

L’ABS nécessite une température d’impression élevé entre 210° et 250°C, le lit doit impérativement être chauffé, entre 80 et 110°C, et la ventilation de refroidissement doit être éteinte.

Constitué à base de produits pétroliers, l’ABS est susceptible de dégager des odeurs désagréables lors de l’impression, ainsi que des fumées qui pourraient être toxiques à fortes doses. Il est conseillé d’utiliser une imprimante 3D fermée, et de l’utiliser dans un espace ventilé.

Le filament PETG

Le PET (polyéthylène téréphtalate), PETG avec l’adjonction de Glycol, est le troisième type de filament le plus utilisé en impression 3D.

Très répandu dans la fabrication de produits courants comme les bouteilles d’eau, les contenants alimentaires ou certaines fibres textiles, le PET est un matériau plastique courant dans l’industrie.

Intermédiaire entre le PLA et l’ABS, il sera plus résistant que le premier, et plus facile à imprimer que le second, ce qui fait du PETG un excellent compromis entre ces deux matériaux populaires.

Hygroscopique, il absorbe l’humidité de l’air, il est donc important de le stocker dans de bonnes conditions, dans un endroit frais et sec.

Le PETG sera plus sensible aux rayures que l’ABS, mais il aura une meilleure résistance à la température, une plus grande durabilité et une plus grande résistance à la flexion que le PLA. Il est utilisé pour la fabrication d’objets fonctionnels comme des pièces de réparation électroménager ou des pièces mécaniques.

Le PETT (Polyethylene coTrimethylene Terephthalate) est une variante du PET, plus rigide que le PETG, transparent opaque en couleur naturel, ou translucide dans de nombreux colories.

Le PETG s’imprime à une température entre 220° et 250°, avec un lit chauffé entre 50° et 75°, le rétrécissement est faible, il peut être apte au contact alimentaire (vérifier avec la fiche de donnée sécurité du fabricant)

Le filament PA (Nylon)

Polymère synthétique, le nylon est utilisé dans de nombreuses applications industrielles.

Réputé pour sa résistance, sa durabilité et sa flexibilité, le Nylon est un excellent filament pour des applications techniques exigeantes.

Ce polymère, est un thermoplastique appelé généralement PA (Polyamide), il en existe différent type, classifiés selon leur composition chimique, notamment le nombre d’atomes de carbone qu’ils contiennent, on trouve donc par exemple du filament PA6, ou PA12.

Résistant aux chocs et à l’abrasion, ses propriétés mécaniques sont proches de celles de l’ABS.

Comme le PETG, le Nylon est hygroscopique, il absorbe l’humidité dans l’air, il convient donc de le conserver dans un endroit frais et sec.

Utilisé pour la fabrication de prototypes ou pièces fonctionnelles, il dispose d’excellentes qualités mécaniques mais peut être difficile à imprimer, avec notamment des difficultés d’adhérence des premières couches, il est conseillé d’utiliser un plateau avec revêtement en PEI.

Avec une température d’impression élevée entre 240° et 260°C et une température de lit de 70° à 100°C, le Nylon a un coefficient de rétrécissement élevé, favorisant la rétractation et le décollement des bords des premières couches d’impressions.

Il existe également dans la gamme des filaments PA des matériaux chargés en fibre de verres ou en fibres de carbones, ce qui permet d’obtenir des caractéristiques mécaniques encore supérieurs pour la réalisation de pièces techniques avec de fortes contraintes.

Le filament PP (Polypropylène)

Le Polypropylène (PP) est un filament robuste, flexible et léger (densité de 0,9 g/cm3) qui résiste mieux aux produits chimiques. Il est généralement apte au contact alimentaire (vérifier les fiches de données sécurité du fabricant).

On retrouve le PP dans de nombreuses applications industrielles, comme la fabrication d’emballages alimentaires, le textile, etc…

Facilement recyclable, le filament polypropylène dispose d’excellentes caractéristiques, plus souple que le PLA ou l’ABS, il résistera mieux aux chocs et aux produits chimiques.

Plus difficile à imprimer, il peut apparaitre des difficultés d’adhérences des premières couches, il est parfois conseillé de revêtir le plateau d’adhésif en polypropylène (type ruban d’emballage) pour favoriser l’adhésion.

La déformation et la rétractation sont importantes. La température d’impression est de 220° à 250° C et le lit peut être chauffé entre 0 et 80°.

Le filament ASA

L’ASA (acrylate d’acrylonitrile styrène) est un matériau couramment utilisé dans l’industrie automobile. Souvent considéré comme une alternative à l’ABS en impression 3D.

Rigide et résistant aux produits chimiques et à la chaleur comme l’ABS, l’ASA est plus facile à imprimer et résistera mieux aux UV (les couleurs terniront moins qu’avec de l’ABS).

Facile à imprimer, il convient d’être vigilant concernant le phénomène de délamination (adhérence entre les couches). Il est conseillé d’utiliser une imprimante 3D avec une enceinte fermée.

Avec sa résistance aux rayons UV, aux températures élevées (jusqu’à 94°C) et à l’humidité, l’ASA peut être soumis à différentes conditions atmosphériques tout en ayant une excellente résistance mécanique, et ceci en restant relativement simple à imprimer.

Il peut être lissé avec de l’acétone, polie ou peint et également être facilement collé avec de la colle à base d’acétone.

La température d’impression est de 255° à 270° C et le lit chauffant de 90° à 110°.

Le filament TPU

Le TPE est un élastomère thermoplastique avec des qualité de flexibilité type caoutchouc.

Extrêmement flexible et durable, il est couramment utilisé dans les applications automobiles, les fournitures médicales ou les appareils ménagers.

Le TPU (polyuréthane thermoplastique) est une variante du TPE, légèrement plus rigide pour faciliter l’impression, il dispose d’excellentes qualités de durabilité et de résistance.

Avec des niveaux de dureté différentes et généralement exprimé en dureté Shore (souvent 90 ou 95 Shore A), on trouve également des niveaux de dureté inférieure, par exemple avec la gamme des Fiberflex de Fiberlogy qui disposent en 30 ou 40 Shore D.

Les TPU disposent également d’une très bonne résistance à l’exposition aux UV, aux produits chimiques et à la chaleur (jusqu’à 150°)

Le filament TPU sera utilisé pour des applications nécessitants de bonnes caractéristiques de résistance ou ayant besoin de beaucoup de souplesse comme des pneus de modélismes, coques de téléphones, prototypes de chaussures, bracelets, etc…

Parfois difficile à imprimer, le TPU nécessite une impression plus lente et un guidage serré du filament, il est conseillé d’utiliser une imprimante 3D avec un extrudeur direct drive pour éviter le phénomène de bourrage du filament.

La température d’impression est entre 210° et 230°C, le lit n’est pas obligatoirement chauffé mais il est conseillé une température de 30° à 60°C. Le rétrécissement est faible.

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